CN101689795B - 带有具有用于被驱动的滑架的直线导向的两个导轨的定子的电的直线直接驱动装置 - Google Patents

带有具有用于被驱动的滑架的直线导向的两个导轨的定子的电的直线直接驱动装置 Download PDF

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Abstract

提出一种电的直线直接驱动装置，其带有定子(10)，该定子具有用于被驱动的滑架(11)的直线导向的两个导轨(12、13)，其中设置有引起驱动的永磁体装置(18)和可相对于该永磁体装置移动的驱动线圈装置(19)。这些导轨(12、13)设置在定子(10)的相互邻接的、不同朝向的侧面(14、15)上，其中滑架(11)至少部分地跨越这些侧面(14、15)中的每个侧面。设置在滑架(11)上的导向部件具有用于容纳导轨(12、13)的导向通道。

Description

带有具有用于被驱动的滑架的直线导向的两个导轨的定子的电的直线直接驱动装置
技术领域
本发明涉及一种电的直线直接驱动装置。
背景技术
就由DE 29807438U1已知的这种直线驱动装置而言，在定子的一侧基本在同一平面内设置有两个导轨。这些导轨之一仅仅作为辅助用于补偿误差和热膨胀，滑架的配设的导向部件可横向于导向纵向自由移动。由此，尽管在工作时受热的滑架的热膨胀不会再起到明显的作用，然而这种布置仅仅适合于滑架水平地位于导轨上的情况。对于直线驱动装置的所有其它位置来说，就无法再保证对滑架的充分的导向。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种具有两个导轨的导向装置，其在很大程度上独立于直线直接驱动装置的空间位置，却能将误差和热膨胀控制到足够的程度。
根据本发明，该目的通过一种直线直接驱动装置来实现。电的直线直接驱动装置带有定子，该定子具有用于被驱动的滑架的直线导向的两个导轨，其中设置有引起电的驱动的永磁体装置和可相对于该永磁体装置移动的驱动线圈装置，其特征在于：这些导轨设置在定子的相互邻接的、不同朝向的侧面上，且滑架至少部分地跨越这些侧面中的每个侧面；具有用于导轨的导向通道的导向部件设置在滑架上。
根据本发明，这些导轨基本上相互错开90°地设置，通过这种设置，能在误差和热膨胀方面产生有利的情况，其中直线直接驱动装置可以处于多个空间位置。滑架至少部分地跨越定子的两个侧面，从而通过由此形成的两个滑架安装面，能够实现可改变的轴结构和可改变的构件，例如牵引链或冷却体。另外，通过这种设置能实现多轴系统。
滑架以有利的方式基本呈L形，且特别是具有两个相互垂直设置的板状的滑架区域，这些滑架区域的外侧面作为安装面可以用于安装构件或者用于可改变地将滑架固定在基底上，其中在第二种情况下，定子形成移动的部件。
在本发明的一种设计中，滑架在其与定子上的永磁体装置对置的侧面上承载着驱动线圈装置，其中也可以相反地设置，也就是说，滑架承载着永磁体装置，而定子承载着驱动线圈装置。
特别是构造成挤压型材或连铸型材的定子以有利的方式具有用于导轨的可调节的固定机构，这些导轨可通过可调节的滑块优选固定在定子的纵向槽上。由此可以在两个平面内对导向机构进行定向，且可实现二维的定向。在这种情况下，可以补偿制造误差。
滑架通过两个、优选三个或四个导向部件在导轨上导向，这些导向部件形状配合地与导轨配合作用，从而只能沿着导轨的纵向进行相对移动。由此可以沿着任一空间方向安装和驱动直线直接驱动装置。在此，这些导向部件优选是旋转球式导向部件。
在导轨或导向部件的角度配置方面的误差波动可以采用如下方式得到有利的补偿，即这些导向部件可通过弯曲的角度补偿部件或角度补偿区域固定在相应地弯曲的补偿面或补偿凹槽上。
通过铰接的滑架将实现良好地补偿误差和热膨胀。为此，滑架以有利的方式具有通过平行于导轨伸展的摆动轴相互连接的滑架区域，导向部件本身铰接地安装在这些滑架区域上。由此也可以补偿沿着整个行程长度的误差，甚至在移动期间进行补偿。这些滑架区域在此为板状，以便形成例如刚性设计的滑架的安装区域。为了铰接地安装导向部件，这些导向部件优选固定在保持部件或保持板上，这些保持部件或保持板铰接地安装在滑架区域上。
为了在两个安装面之间实现优选90°的固定的角度，该角度应独立于滑架的热膨胀保持不变，使得滑架的可由驱动力加载的第一滑架区域与垂直于该第一滑架区域设置的板状的滑架区域刚性连接，该板状的滑架区域跨越一体结构的或两组件结构的第二滑架区域，或者基本上设置在与第二滑架区域相同的平面内。在此，该板状的滑架区域形成安装区域，其与同样形成安装区域的第一滑架区域的夹角始终保持不变，而第一滑架区域和第二滑架区域之间的角度变化不会对安装面产生影响。
用于扫描沿着定子设置的位置标记的位置测量装置也有利地设置在滑架上，该位置测量装置例如可以具有对磁场灵敏的传感器装置，而这些位置标记则构造成磁标记。
在本发明的一种有利的改进中，穿过定子的纵向通道含有与滑架机械耦联的或磁耦联的活塞，该活塞可以是驱动活塞或重力补偿装置。
特别是对于刚性设计的滑架而言，为了使得热膨胀保持得尽可能小，滑架由热膨胀系数较小的材料构成，例如由钢或钢合金构成，和/或由CFK和/或相应的复合材料构成。
附图说明
附图中示出了本发明的实施例，在下面的说明中对这些实施例予以详细阐述。图中示出：
图1为作为本发明的实施例的电的直线直接驱动装置的立体图；
图2为电的直线直接驱动装置的横剖视图，其具有示意性地示出的铰接的滑架(Schlitten)；
图3为铰接的滑架的立体图；
图4为具有示意性地示出的铰接的滑架的横剖视图，其中滑架区域被刚性的安装板跨越(übergreifen)；
图5为刚性结构的滑架的立体图，在滑架的内侧设置有四个角度补偿凹槽；
图6为固定在定子上的被导向部件包围(umgreifen)的导轨的放大剖视图；和
图7为相应的视图，其中导向部件被构造成具有弯曲的角度补偿部件的旋转球式导向部件。
具体实施方式
图1中所示的电的直线直接驱动装置具有细长的定子10，滑架11沿着该定子10可移动地导向。为了实现对滑架11的导向，在定子10上安装有两个导轨12、13，这些导轨设置在定子的彼此邻接的不同朝向的侧面上，即一个导轨12设置在定子10的顶侧面14上，而另一个导轨13设置在两个邻接的狭窄侧面之一上，即设置在狭窄侧面15上。在此，导轨12安装在顶侧面14的远离狭窄侧面15的边缘区域上，从而两个导轨12、13的位置尽可能远地相互离开。因为顶侧面14与狭窄侧面15的夹角基本为90°，导轨12、13相应地彼此错开90°。相应地，滑架11具有L形的横截面，其中较大的板状的边腿形成第一滑架区域16，并跨越顶侧面14延伸，而较小的板状的边腿形成第二滑架区域17，并跨越狭窄侧面15延伸。两个滑架区域16、17刚性地例如一体地相互连接，其中滑架区域16、17相互垂直地设置。
滑架11通过图1中看不到的导向部件在导轨12、13上导向，这些导向部件设置在滑架11的内侧面上，且还要结合下面的附图详细说明。
永磁体装置18和与其配合作用的驱动线圈装置(Antriebsspulenanordnung)19以本已公知的方式用于滑架11的电驱动，永磁体装置18由多个相互邻接的永磁体构成，且沿着定子10的整个长度延伸，驱动线圈装置19设置在第一滑架区域16的内侧面上，且在图1中由于立体外观而看不到。该驱动线圈装置19还将接合下面的附图来说明。这种驱动装置例如由开头部分所述的现有技术已知。
为了激励驱动线圈装置19，滑架11在第二滑架区域17上具有电的连接装置20，该连接装置20通过供电线路21与未示出的电的控制装置连接。因为滑架11在工作时移动，供电线路21必定相应地随之移动，例如通过牵引链移动。作为替代方案，连接装置20也可以设置在其它部位，例如设置在第一滑架区域16上。
原则上也可以进行相反的设置，也就是说，细长的驱动线圈装置位于定子10上，而滑架11则承载着永磁体装置。
定子10在其两个远离的端部上设有盖板22、23，这些盖板承载着用于滑架11的端部止挡件24。这些端部止挡件24也可以是端部止挡缓冲器。
滑架区域16、17的在图1中能看到的平面的外侧面用作通过滑架11有待移动的负载或装置的安装面，其中也可以安装其它构件，如冷却体、电的连接装置20、牵引链等。此外，这些滑架区域16、17，特别是第一滑架区域16，能用于将滑架11安装在固定点上，然后定子10相对于滑架11移动，且例如在一端或两端承载着负载或有待移动的物体。
图2为定子10的横剖视图，它被构造成细长的型材体，例如连铸型材或挤压型材，且例如由铝或铝合金构成。为了固定两个导轨12、13，定子10在顶侧面上和在狭窄侧面15上分别具有纵向槽25、26，其中导轨12、13按照详视图图6被保持螺钉27固定，这些保持螺钉与插入到纵向槽25、26中的滑块(Nutenstein)28拧紧。为此根据导轨12、13的长度，使用或多或少的保持螺钉27和滑块28。
滑块28比纵向槽25、26小，从而为了补偿由滑块28和纵向槽25、26之间的间隙引起的制造误差和其它误差，可以对导轨12、13进行一定的调节。此点对于如图1中所示的刚性的滑架11来说尤为重要。由于可以调节，无需对导轨12、13的支撑面进行再铣削
Figure GSB00000754373900051
对于如图2至4中所示的铰接的滑架而言，不一定需要或不需要对导轨12、13进行定向(ausrichten)和调节。因此例如也可以使用与定子牢固地连接的导轨，例如滚压的、焊接的、钎焊的、压制的或粘接的导轨。
图2中所示的滑架30具有两个通过铰链(Gelenke)31相互连接的滑架区域32、33。这些滑架区域32、33又通过铰链34、35与导向部件36连接，这些导向部件在本实施例中被构造成例如由DE 3537728A1已知的旋转球式导向部件(Kugelumlaufführungselement)。导向部件36基本为U形，其边腿包夹导轨12、13。导轨12、13在中间区域在其两个对置的外侧面上具有槽状的内凹37，导向部件36的边腿的自由端部区域插入到这些内凹中，从而导轨12、13以一定的方式在后面被包夹(hintergreifen)。这导致导向部件36只能沿着导轨12、13的纵向移动，而所有沿着其它方向的移动都形状配合地被引导。导向部件36的这种设计不一定就意味着要设计成旋转球式导向部件，更确切地说，也可以采用其它类型的导向，如滑动导向。
滑架区域32、33的尺寸大小应使得它们一起也基本形成L形。由于在工作时被加热至约100℃或更高温度的滑架11的热膨胀，角度会略微改变。
为了使得热膨胀保持得尽可能小，作为用于滑架30、特别是用于滑架11的材料，选用膨胀系数较小的材料，例如钢或钢合金或塑料材料，如CFK，或者选用复合材料。在此，在滑架30的情况下，也可以使得滑架区域32、33之一由钢或钢合金构成，而另一滑架区域则由CFK构成。
定子10的顶侧面14具有用于容纳永磁体装置18的平的内凹。永磁体装置18具有预制的板条状，且为了固定在定子10上，该永磁体装置的一个纵向侧推移到板条状的固定凸起38之后，且在对置的纵向边缘区域与未详细示出的滑块拧紧，这些滑块可插入到相应设置的纵向槽39中。
在第一滑架区域32的底面上，或者根据图1，在第一滑架区域16的底面上，安装和固定有驱动线圈装置19。该驱动线圈装置19以较小的间距与永磁体装置18直接对置。
圆柱形的通道40沿着纵向穿过定子10伸展。它用于容纳未示出的活塞，例如无活塞杆的活塞，并用作滑架30的或滑架11的流体式的附加驱动机构。用于电的直线驱动装置的这种流体式的附加驱动机构例如由EP1404011 A1已知。活塞在此磁地或机械地与滑架30或11耦联。为了实现机械耦联，通道40具有向外开口的狭缝41，用于滑架的未示出的机械耦联件穿过该狭缝41，其中该狭缝还被密封带密封，此点如在所述现有技术中已有阐述和说明。在磁耦联的情况下，将省去狭缝41。
通道40中的活塞也可以用于重力补偿。通道40在此通过盖板22、23与流体体积42连接，流体体积42也以纵向管道的形式在定子10中伸展。通过活塞的运动，通道40中的体积发生变化，其中由于耦联的流体体积42，总是只出现较小的压力差。总之，通过这种设置形成了一种空气弹簧。
流体的附加驱动机构或流体的回流机构是可选的机构，且对于本发明的装置来说并非强制需要。
图3为滑架30的详细立体图。为了铰接地将两个导向部件36安装在第一滑架区域32上，该第一滑架区域32在其远离第二滑架区域33的两个角落区域具有保持板43、44，这些保持板通过铰链34可摆动地设置在相应的凹槽(Aussparung)中。
通过铰链31与第一滑架区域32连接的第二滑架区域33为两组件结构，其中每个部分区域33a和33b在其自由端部都承载着可摆动的用于安装导向部件36的保持板45、46。保持板45、46在此通过两组件结构的铰链35与部分区域33a和33b可摆动地连接。在第二滑架区域33的部分区域33a和33b之间设置有与第一滑架区域32刚性地垂直地连接的安装板47。该安装板47也可以与第一滑架区域32一体连接。
根据图3，在滑架30上，在四个保持板43-46上可安装有四个导向部件36。原则上也可以只安装三个导向部件35。在这种情况下，要么代替两个可摆动的保持板43、44而在第一滑架区域32上出现一个中间的保持板，要么代替保持板45、46而在一体构造的第二滑架区域33上在中间出现一个保持板，该第二滑架区域33要么沿着整个宽度延伸，要么被同一平面内的两个刚性的安装板围挡。
图4中示出另一种设计的滑架50。对于该滑架50而言，承载有驱动线圈装置19的第一滑架区域51同样通过铰链52与第二滑架区域53连接。与图2一样，这些滑架区域51、53的远离铰链52的端部区域也通过铰链54、55与导向部件36可摆动地连接。铰接的连接例如可以按照图3来设计。与图2不同的是，第一滑架区域51略微过长延伸，其中在过长延伸的区域的自由端上垂直地且刚性地固定有安装板56。该安装板56因而跨越第二滑架区域53和安装在第二滑架区域53上的导向部件36。
根据该实施方式，第一滑架区域51与安装板56一起形成两个相互成直角地设置的安装面，其中该角度独立于热膨胀而始终得以保持。安装板56沿着运动方向具有与第一滑架区域51相同的膨胀，进而该膨胀与滑架50本身相同。第二滑架区域53可以按照图3为两组件设计，或者也可以一体设计，其中在一体设计情况下，第二滑架区域53沿着运动方向的长度可以相应于第一滑架区域51的长度，且第二滑架区域53可以具有一个或两个可摆动的保持板，或者该第二滑架区域53仅仅被设计成狭窄的板或板条，且设置在中间。原则上，也可以将根据图3的两个部分区域33a、33b设计成狭窄的板条或杆。
在图5中详细地示出根据图1的刚性的滑架11。在两个滑架区域16、17的面向定子10的内侧面上，设置有四个弯曲的补偿凹槽57-60，这些补偿凹槽用于容纳根据图7的导向部件36。这些导向部件36在其面向滑架的侧面上具有相应弯曲的角度补偿部件61，这些导向部件36利用角度补偿部件61安装在、例如拧在或粘接在补偿凹槽57-60中。由此可以使得导轨12、13的或定子10的角度误差得到补偿，作为对留有间隙地设置在纵向槽25、26中的滑块28的附加的补偿。第一滑架区域16上的补偿凹槽57、58设置在远离第二滑架区域17的角落区域上，而第二滑架区域17上的补偿凹槽59、60也设置在对置的边缘区域上，然而在那里基本上设置在中间。
原则上也可以采用相反的设置，也就是说，导向部件36设有补偿凹槽，而在滑架区域16、17上则安装有相应弯拱的角度补偿部件。
在第一滑架区域16上的补偿凹槽57、58之间设置有用于容纳位置测量装置的保持容纳装置62。该保持容纳装置62例如可以采用本已公知的方式被构造成对磁场灵敏的装置，例如构造成霍尔传感器装置，其与定子10上的带状的磁化的带装置或板条装置配合作用。相应地被光扫描的光标记也可以代替磁标记。
为了能够在位置测量方面避免由留有间隙的构造引起的控制技术的问题，使得第一滑架区域16或其保持容纳装置62通过位置测量装置与测量系统和驱动线圈装置19刚性地连接。由此使得铰链的可能的轴向间隙不会引起问题。

Claims (19)

1.一种电的直线直接驱动装置，其带有定子(10)，该定子具有用于被驱动的滑架(11；30；50)的直线导向的两个导轨(12、13)，其中设置有引起电的驱动的永磁体装置(18)和可相对于该永磁体装置移动的驱动线圈装置(19)，其特征在于：这些导轨(12、13)设置在定子(10)的相互邻接的、不同朝向的侧面(14、15)上，且滑架(11；30；50)至少部分地跨越这些侧面(14、15)中的每个侧面；具有用于导轨(12、13)的导向通道(37)的导向部件(36)设置在滑架(11；30；50)上。
2.如权利要求1所述的直线直接驱动装置，其特征在于：滑架(11；30；50)基本为L形。
3.如权利要求2所述的直线直接驱动装置，其特征在于：所述滑架(11；30；50)的L形由两个相互垂直地设置的板状的滑架区域(16、17；32、33；51、53)形成。
4.如权利要求2所述的直线直接驱动装置，其特征在于：滑架(11；30；50)在其与定子(10)上的永磁体装置(18)对置的侧面上承载着驱动线圈装置(19)。
5.如权利要求1所述的直线直接驱动装置，其特征在于：所述定子(10)具有用于导轨(12、13)的可调节的固定机构。
6.如权利要求5所述的直线直接驱动装置，其特征在于：所述定子(10)构造成挤压型材或连铸型材。
7.如权利要求5所述的直线直接驱动装置，其特征在于：导轨(12、13)通过可调节的滑块(28)固定在定子(10)的纵向槽(25、26)上。
8.如权利要求1所述的直线直接驱动装置，其特征在于：滑架(11；30；50)通过两个、三个或四个导向部件(36)在导轨(12、13)上导向，这些导向部件形状配合地与导轨(12、13)配合作用，从而只能沿着导轨(12、13)的纵向进行相对移动。
9.如权利要求8所述的直线直接驱动装置，其特征在于：这些导向部件是旋转球式导向部件。
10.如权利要求1所述的直线直接驱动装置，其特征在于：这些导向部件(36)通过弯曲的角度补偿部件(61)固定在相应地弯曲的补偿面(57-60)上。 
11.如权利要求1所述的直线直接驱动装置，其特征在于：滑架(30；50)具有通过平行于导轨(12、13)伸展的摆动轴(31；52)相互连接的滑架区域(32、33；51、53)，导向部件(36)本身铰接地安装在这些滑架区域上。
12.如权利要求11所述的直线直接驱动装置，其特征在于：这些滑架区域(32、33；51、53)为板状。
13.如权利要求11或12所述的直线直接驱动装置，其特征在于：这些导向部件(36)固定在保持部件(43-46)上，这些保持部件铰接地安装在滑架区域(32、33；51、53)上。
14.如权利要求11所述的直线直接驱动装置，其特征在于：这些滑架区域(32、33；51、53)基本上相互垂直地设置。
15.如权利要求11所述的直线直接驱动装置，其特征在于：可由驱动力加载的第一滑架区域(32；51)与垂直于该第一滑架区域设置的板状的安装区域(47；56)刚性连接，该板状的安装区域跨越一体结构的或两组件结构的第二滑架区域(33；53)，或者基本上设置在与第二滑架区域相同的平面内。
16.如权利要求1所述的直线直接驱动装置，其特征在于：用于扫描沿着定子(10)设置的位置标记的位置测量装置(62)设置在滑架(11；30；50)上。
17.如权利要求1所述的直线直接驱动装置，其特征在于：穿过定子(10)的纵向通道(40)含有与滑架(11；30；50)机械耦联的或磁耦联的活塞。
18.如权利要求17所述的直线直接驱动装置，其特征在于：所述活塞是驱动活塞或重力补偿装置。
19.如权利要求1所述的直线直接驱动装置，其特征在于：滑架(11；30；50)由钢或钢合金构成，和/或由CFK构成。 
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