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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lineargleitvorrichtung,
die einen Tisch zur Aufnahme eines Werkstücks mit Hilfe eines elektromagnetischen
Stellgliedes entlang einer Tischführung geradlinig bewegt.
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Als
Lineargleitvorrichtungen dieser Art, die einen Tisch zur Aufnahme
eines Werkstücks
mit Hilfe eines elektromagnetischen Stellgliedes geradlinig antreiben,
wurden bereits Vorrichtungen unterschiedlichen Aufbaus vorgeschlagen.
Bspw. ist bei einem Lineargleiter, wie er in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2002-96233 beschrieben ist, eine Führungsschiene an einer oberen
Fläche
einer plattenartigen festen Stufe angebracht, ein Bewegungselement
mit einem Ankerkern und einer Ankerspule wird über einen Gleiter gleitend
an der Führungsschiene
gehalten, und ein Tisch ist an einer oberen Fläche des Bewegungselementes
angebracht. Plattenartige Magnetfeldjoche erheben sich von beiden Endseiten
der festen Stufe, um das Bewegungselement von beiden Seiten zu umgeben.
Permanentmagneten sind an den Magnetfeldjochen angebracht, um einen
Stator zu bilden. Der Stator und das Bewegungselement bilden einen
Linearmotor. Das Bewegungselement wird mit Hilfe von Schub, der
erzeugt wird, wenn die Ankerspule erregt wird, entlang der Führungsschiene
bewegt.
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Da
bei einem solchen herkömmlichen
Lineargleiter aber der Tisch direkt an der oberen Fläche des
Bewegungselementes, welches die Ankerspule aufweist, angebracht
ist, wird Wärme
von der Spule direkt auf den Tisch und von diesem auf das auf dem Tisch
angeordnete Werkstück übertragen,
so dass sich die Temperatur des Werkstücks erhöhen kann. Wenn der Lineargleiter
bei der Halbleiterherstellung eingesetzt wird, ist es notwendig,
die Übertragung von
Wärme auf
einen Halbleiter so weit wie möglich zu
unterbinden.
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Die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-352744 beschreibt
eine Technik, bei der eine Ankeranordnung mit einer Erregerspule
an der Seite eines Bettes anstelle der Seite des Tisches vorgesehen
ist, wonach das oben beschriebene Problem der Wärmeübertragung gelöst werden
soll. Da der Tisch aber gleitend durch zwei parallele Führungsschienen gehalten
wird, ist der Aufbau kompliziert und es ist mühsam, die Achsen der beiden
Führungsschienen mit
einer Achse eines elektromagnetischen Antriebsbereiches auszurichten.
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Beschreibung
der Erfindung
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lineargleitvorrichtung
vorzuschlagen, bei der die Gefahr der Wärmeübertragung von einer Erregerspule
eines elektromagnetischen Stellgliedes auf einen Tisch verringert
wird, wobei die Vorrichtung einen einfachen Aufbau aufweisen und
leicht auszurichten sein soll.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist eine
Lineargleitvorrichtung vorgesehen, mit einer sich gerade erstreckenden
Tischführung,
einem Tisch, der sich entlang der Tischführung in deren axialer Richtung
bewegen kann und einem elektromagnetischen Stellglied, welches den
Tisch antreibt, wobei die Tischführung
ein darin ausgebildetes hohles Loch und einen Schienenbereich aufweist,
welcher sich außer halb
des Loches in Axialrichtung entlang der Tischführung erstreckt und den Tisch
beweglich abstützt,
wobei das elektromagnetische Stellglied auf der Tischführung angebracht
ist und eine Erregerspule umfasst, die eine magnetische Kraft erzeugt,
wenn sie erregt wird, und einen Bewegungskörper, der sich unter Nutzung der
durch die Erregerspule erzeugten magnetischen Schubkraft in gerader
Richtung bewegt, wobei der Bewegungskörper in dem Loch der Tischführung angeordnet
ist, um sich in axialer Richtung der Tischführung zu bewegen, und wobei
der Bewegungskörper und
der Tisch miteinander über
ein Verbindungselement verbunden sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Tischführung einen
breiten Basisabschnitt mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt
und einen schmalen Schienenabschnitt, der sich von einer zentralen
Position an einer oberen Fläche
des Basisabschnitts nach oben erhebt, und einen Gleitblock, der
beweglich an dem Schienenbereich angebracht ist, wobei der Tisch
mit dem Gleitblock verbunden ist.
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Erfindungsgemäß umfasst
das elektromagnetische Stellglied einen Kern, an dem eine Erregerspule
angebracht ist, wobei die Erregerspule und der Kern an der Tischführung angebracht
sind.
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In
Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens umfasst der Kern einen
ersten Kernabschnitt und einen zweiten Kernabschnitt, die einander
mit einem dazwischen vorgesehenen Spalt gegenüberliegen, der Bewegungskörper umfasst
einen Permanentmagneten und einen Magnethalter aus einem nichtmagnetischen
Material zum Halten des Permanentmagneten, wobei der Permanentmagnet
so konfiguriert ist, dass er sich in der Lücke zwischen den beiden Kernabschnitten
bewegt.
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Vorzugsweise
hat der erste Kernabschnitt eine zylindrische Gestalt, während der
zweite Kernabschnitt eine säulenförmige Gestalt
aufweist und koaxial in dem ersten Kernabschnitt angeordnet ist, wobei
der Permanentmagnet eine hohlzylindrische Gestalt aufweist und mit
Nordpol und Südpol
in radialer Richtung polarisiert ist und wobei der Permanentmagnet
in dem Loch der Tischführung
koaxial mit den beiden Kernabschnitten angeordnet ist.
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Vorzugsweise
besteht die Tischführung
aus magnetischem Material und dient als erster Kern.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Lineargleitvorrichtung
außerdem
zwei Gruppen von Erregerspulen und Kernen und einen Bewegungskörper, wobei
die beiden Gruppen von Erregerspulen und die Kernabschnitte einander
gegenüberliegen
und der Bewegungskörper
zwischen den Kernabschnitten angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß kann die
Lineargleitvorrichtung außerdem
einen Verschiebungssensor zur Erfassung der Verschiebung von Bewegungsabschnitten
einschließlich
des Bewegungskörpers
und des Tisches aufweisen.
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Gemäß der oben
beschriebenen Erfindung wird der Tisch beweglich durch einen einzelnen Schienenabschnitt,
der an einer Außenfläche der Tischführung ausgebildet
ist, abgestützt,
das elektromagnetische Stellglied ist an der Tischführung angebracht,
und der Bewegungskörper
des elektromagnetischen Stellgliedes und der Tisch sind miteinander über das
Verbindungselement verbunden. Daher wird Wärme von der Erregerspule des
elektromagnetischen Stellgliedes nicht direkt auf den Tisch übertragen.
Außerdem
sind im Vergleich zu einem Fall, bei dem eine Vielzahl von Schienenabschnitten
vorgesehen ist, der Aufbau einfach und die Ausrichtung leicht.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der c
Zeichnung näher erläutert. Dabei
bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale
für sich
oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Lineargleitvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Seitenansicht der Lineargleitvorrichtung gesehen von der 1 entgegengesetzten
Seite;
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3 ist
eine Draufsicht auf die Ausführungsform
gemäß 1;
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4 ist
ein vergrößerter Schnitt
entlang der Linie IV-IV in 3;
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5 ist
ein vergrößerter Schnitt
entlang der Linie V-V in 2;
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6 ist
ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in 1;
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7 ist
eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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8 ist
ein vertikaler Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung;
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9 ist
ein Schnitt entlang der Linie IX-IX in 8;
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10 ist
ein Schnitt durch eine vierte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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11 ist
ein Schnitt durch eine fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
ein Schnitt durch eine sechste Ausführungsform der Erfindung; und
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13 ist
ein Schnitt durch eine siebte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die 1 bis 6 zeigen
eine erste Ausführungsform
einer Lineargleitvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Lineargleitvorrichtung 1A umfasst eine sich gerade erstreckende
Tischführung 3,
einen Tisch 4, der entlang der Tischführung 3 in deren axialer
Richtung bewegbar ist, ein elektromagnetisches Stellglied 5,
das den Tisch 4 antreibt, und einen Antrieb 6,
der das elektromagnetische Stellglied 5 steuert.
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Die
Tischführung 3 hat
insgesamt einen umgekehrt T-förmigen
Querschnitt und weist integral einen breiten Basisabschnitt 3a mit
im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt und einen schmalen Schienenabschnitt 3b auf,
der sich von einer zentralen Position an einer oberen Fläche des
Basisabschnittes 3a nach oben erhebt. Ein kreisförmiges hohles
Loch 10 ist in der Tischführung 3 ausgebildet und
erstreckt sich in axialer Richtung der Tischführung 3. Eine Vielzahl
von Befestigungslöchern 11 ist in
vertikaler Richtung an vier Ecken des Basisabschnitts 3a ausgebildet.
Die Tischführung 3 kann
an einem Fußgestell
oder dgl. mit Hilfe von Bolzen, die durch die Befestigungslöcher 11 eingesetzt
werden, befestigt werden. Ein Endblock 7 ist an dem Basisende
der Tischführung 3 angebracht,
um das Loch 10 zu verschließen. Der Antrieb 6 ist
an einer oberen Fläche
des Endblocks 7 angebracht, und ein vorderes Ende der Tischführung 3 ist
offen.
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Der
Tisch 4 umfasst einen horizontalen ersten Abschnitt 4a und
einen zweiten Abschnitt 4b, der sich in einem rechten Winkel
von einem vorderen Ende des ersten Abschnitts 4a nach unten
erstreckt, und hat insgesamt einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt.
Der erste Abschnitt 4a wird durch einen Schienenabschnitt 3b der
Tischführung 3 über den Gleitblock 8 beweglich
getragen. Der erste Abschnitt 4a dient der Anordnung eines
zu befördernden
Werkstücks
auf seine obere Fläche
und hat im Wesentlichen die gleiche Breite wie die Tischführung 3.
Der zweite Abschnitt 4b dient dem Pressen des Werkstücks, wobei
sich sein unteres Ende zu einem Abschnitt der Tischführung 3 nahe
deren Boden erstreckt. Der zweite Abschnitt 4b ist mit
einem Bewegungskörper 30 des
elektromagnetischen Stellgliedes 5 mit Hilfe eines Bolzens 14 durch
ein Verbindungselement 13 verbunden. Das Verbindungselement 13 erstreckt
sich von dem Bewegungskörper 30 zu
einer Außenseite
des Loches 10 in axialer Richtung und ist integral mit
einem später
beschriebenen Magnethalter 39 ausgebildet. Das Verbindungselement 13 kann
auch separat von dem Magnethalter 39 ausgebildet sein und
dann mit diesem verbunden werden.
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Der
Gleitblock 8 hat im Wesentlichen die gleiche Breite wie
die Tischführung 3 und
eine kürzere
axiale Länge
als die Tischführung 3.
Der Gleitblock 8 weist an dem zentralen Bereich seiner
unteren Fläche
eine Nut 15 auf, in welche der Schienenabschnitt 3b der
Tischführung 3 eingesetzt
ist. Der Gleitblock 8 wird auf folgende Weise von dem Schienenabschnitt 3b beweglich
getragen. Wie in den 4 und 5 dargestellt
ist, sind linken und rechten Seitenflächen des Schienenabschnitts 3b und
linke und rechte Nutenwände
der Nut des Gleitblo ckes 3 mit V-förmigen oder U-förmigen Führungsnuten 16 versehen,
die einander in axialer Richtung der Tischführung 3 gegenüberliegen.
Eine Vielzahl von Wälzelementen 17 ist
zwischen den Führungsnuten 16, 16 angeordnet, und
der Gleitblock 8 wird über
die Wälzelemente 17 durch
den Schienenabschnitt 3b beweglich getragen. Das Wälzelement 17 besteht
aus Eisen- oder Stahlkugeln, es können jedoch auf Kunststoffkugeln
aus hartem Kunststoff verwendet werden. Solche kugelartigen Wälzelemente 17 sind
in einer Form mit endloser elliptischer Gestalt angeordnet und zirkulieren, wobei
sie in Wälzkontakt
mit dem Gleitblock 8 und dem Schienenabschnitt 3b stehen,
wenn sich der Gleitblock 8 bewegt. Werden Kunststoffkugeln
als Wälzelemente 17 eingesetzt,
können
ausschließlich Kunststoffkugeln
verwendet werden, es wird jedoch bevorzugt, Kunststoffkugeln und
Stahlkugeln zu mischen und abwechselnd anzuordnen.
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Es
ist nicht notwendig, dass die Wälzelemente 17 in
einer Endlosschleife zirkulieren, sondern sie können auch in rollendem Kontakt
mit dem Gleitblock 8 und dem Schienenabschnitt 3b stehen.
Die Form der Wälzelemente 17 ist
nicht auf Kugeln beschränkt, sondern
es können
auch Walzen- oder andere Formen vorgesehen sein. Der Haltemechanismus
zum Abstützen
des Gleitblockes 8 auf dem Schienenabschnitt 3b kann
ein Rad oder ein Gleitlager verwenden, oder es kann ein Luftlagersystem
oder ein magnetisches Lagersystem eingesetzt werden.
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Der
Bewegungsbereich des Gleitblockes 8 wird durch einen Dämpfungsmechanismus 20 begrenzt.
Wie in den 2 und 5 dargestellt
ist, umfasst der Dämpfungsmechanismus 20 eine
U-förmige
Dämpferbasis 21,
die an einer der Seitenflächen
der Tischführung 3 befestigt
ist, und ein Anschlagelement 22, das an einer Seitenfläche des Gleitblocks 8 befestigt
ist und in eine Aussparung 21a der Dämpferbasis 21 eingesetzt
ist. Stangenartige Gewindestopper 23, 23 sind
an linken und rechten Seitenwänden 21b, 21b der
Aussparung 21a der Dämp ferbasis 21 über Muttern 23a angebracht,
wobei ihre vorderen Enden in die Aussparung 21a vorstehen,
so dass ihre Vorwärts-
und Rückwärtsbewegungen
in einer Richtung parallel zu der axialen Richtung der Tischführung 3 eingestellt
werden können. Wenn
sich der Gleitblock 8 bewegt, schlagen die Anschlagelemente 22 an
den Stoppern 23, 23 an, so dass die Hubendpositionen
des Gleitblockes 8 begrenzt werden.
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Wie
sich aus 4 ergibt, bewegt das elektromagnetische
Stellglied 5 den Bewegungskörper 30 in gerader
Linie, wobei es die magnetische Kraft, die beim Erregen der Erregerspule 31 erzeugt
wird, als Schub verwendet. Bei dieser Ausführungsform ist das elektromagnetische
Stellglied 5 ein magnetisch bewegliches Stellglied und
an der Tischführung 3 angebracht.
Im Einzelnen umfasst das elektromagnetische Stellglied 5 die
Erregerspule 31, einen Kern 32, der aus magnetischem
Material besteht und an dem die Erregerspule 31 befestigt
ist, und den Bewegungskörper 30.
Die Erregerspule 31, der Kern 32 und der Bewegungskörper 30 sind
an der Tischführung 3 angebracht,
wobei die Erregerspule 31 und der Antrieb 6 miteinander über einen
Leitungsdraht 33, welcher den Endblock 7 durchtritt,
elektrisch verbunden sind. Der Antrieb 6 umfasst eine Leiterplatte, auf
welcher ein Schaltkreis gedruckt ist, auf dem notwendige elektrische
Komponenten angebracht sind. Der Antrieb 6 ist an einer äußeren Fläche des
Endblocks 7 angebracht und mit einer abnehmbaren Abdeckung 6a abgedeckt.
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Der
Kern 32 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen äußeren ersten
Kernabschnitt 32a und einen säulenförmigen inneren zweiten Kernabschnitt 32b.
Der erste Kernabschnitt 32a dient auch als die Tischführung 3 aus
magnetischem Material. Der zweite Kernabschnitt 32b ist
koaxial in dem ersten Kernabschnitt 32, d.h. in dem Loch 10 angeordnet. Die
Erregerspule 31 ist um einen Außenumfang des zweiten Kernabschnitts 32b an
einer dem Basisende näher
liegenden Stelle gewickelt. Ein Spalt 32 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des zweiten
Kernabschnitts 32b, die seinem vorderen Ende näher liegt,
und einer inneren Umfangsfläche
des ersten Kernabschnitts 32a ausgebildet. In dem Spalt 36 bewegt
sich ein Permanentmagnet 35 des Bewegungskörpers 30.
Der zweite Kernabschnitt 32b ist kürzer als der erste Kernabschnitt 32a.
Ein vorderes Ende 37b des zweiten Kernabschnitts 32b ist
hinter einem vorderen Ende 37a des ersten Kernabschnitts 32a näher an einer
Innenseite in axialer Richtung angeordnet. Das gegenüberliegende
Basisende wird durch den Endblock 7 gehalten. Der Endblock 7 besteht
aus magnetischem Material und tritt in Kontakt mit dem ersten Kernabschnitt 32a,
wodurch er einen magnetischen Kreis zusammen mit dem ersten Kernabschnitt 32a und
dem zweiten Kernabschnitt 32b bildet.
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Obwohl
der erste Kernabschnitt 32a bei der dargestellten Ausführungsform
auch als Tischführung 3 dient,
kann der erste Kernabschnitt 32a auch als ein von der Tischführung 3 separates
und unabhängiges
zylindrisches Element ausgebildet und in dem Loch 10 der
Tischführung 3 angebracht
sein. In diesem Fall ist es nicht notwendig, dass die Tischführung 3 aus
magnetischem Material besteht. Auch in einem Fall, wenn der erste
Kernabschnitt 33a und die Tischführung 3 als separate
Elemente ausgebildet sind, wird ein Durchmesser des Loches 10 der
Tischführung 3 lediglich
um eine Dicke des ersten Kernabschnitts 32a erhöht. Die
Größe der Lineargleitvorrichtung
kann immer noch reduziert werden. Um die Größe der Lineargleitvorrichtung
aber noch weiter zu reduzieren und ihren Aufbau zu vereinfachen,
wird bevorzugt, dass die Tischführung 3 auch
als der erste Kernabschnitt 32a dient.
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Wenn
der erste Kernabschnitt 32a getrennt von der Tischführung 3 ausgebildet
wird, kann der erste Kernabschnitt 32a nicht die gleiche
Länge wie die
Tischführung 3 aufweisen,
sondern muss kürzer sein.
Sein vorderes Ende 37a kann an im Wesentlichen der gleichen
Position angeordnet werden wie das vordere Ende 37b des
zweiten Kernabschnitts 32b.
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Der
Bewegungskörper 30 umfasst
den zylindrischen Permanentmagneten 35, dessen Nord- und Südpol in
radialer Richtung polarisiert sind, und einen säulenförmigen Magnethalter 39 aus
einem nicht-magnetischen Material, bspw. Aluminium zum Halten des
Permanentmagneten 35. Der Permanentmagnet 35 ist
auf einen Außenumfang
eines zylindrischen Abschnitts 39a an dem vorderen Ende
des Magnethalters 39 aufgesetzt. Der Bewegungskörper 30 ist
so angeordnet, dass der Permanentmagnet 35 relativ zu den
Kernabschnitten 32a und 32b koaxial an einer Stelle
angeordnet ist, die einem vorderen Ende des ersten Kernabschnitts 32a näher liegt.
Er bewegt sich in axialer Richtung des Kernabschnitts. Ein Außendurchmesser
des Permanentmagneten 35 ist etwas kleiner als ein Innendurchmesser
des ersten Kernabschnitts 32a, während ein Innendurchmesser
des Permanentmagneten 35 und ein Innendurchmesser des zylindrischen
Abschnitts 39a des Magnethalter 39 etwas größer sind
als ein Außendurchmesser
des zweiten Kernabschnitts 32b. Daher kann sich der Permanentmagnet 35 in
dem Spalt 36 zwischen den Kernabschnitten 32a, 32b bewegen. Das
Verbindungselement 13 ist an dem Basisende des Magnethalters 39 ausgebildet.
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Fließt bei dem
elektromagnetischen Stellglied 5 Strom durch die Erregerspule 31,
so werden der erste Kernabschnitt 32a und der zweite Kernabschnitt 32b mit
gegenüberliegenden
Nord- und Südpolen
magnetisiert, und die Polaritäten ändern sich
in Abhängigkeit
von der Richtung des Stromes. Wenn bspw. die innere Umfangsseite
des Permanentmagneten 35 mit dem Südpol polarisiert ist und die äußere Umfangsseite
mit dem Nordpol polarisiert ist, so nimmt, wenn die Erregerspule 31 in
einem Zustand eingeschaltet wird, in dem der Bewegungskörper 30 eine
erste Position in 4 einnimmt, der erste Kernabschnitt 32a den
Südpol
und der zweite Kernabschnitt 32b den Nordpol an. Der Permanentmagnet 35 wird
durch die magnetische Anziehungskraft zu dem zweiten Kernabschnitt 32b gezogen
und bewegt sich in der Zeichnung nach links, und der Permanentmagnet 35 wechselt
zu einer zweiten Position in dem Spalt 36 zwischen den
beiden Kernabschnitten 32a, 32b. Wenn sich der
Permanentmagnet 35, d. h. der Bewegungskörper 30,
bewegt, bewegen sich auch der Tisch 4 und der Gleitblock 8 entlang
des Schienenabschnitts 3b zu der zweiten Position, und
ein auf dem Tisch 4 angeordnetes Werkstück wird gefördert.
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Wird
die Richtung des durch die Erregerspule 31 fließenden Stromes
umgekehrt, nimmt der erste Kernabschnitt 32a den Nordpol
und der zweite Kernabschnitt 32b den Südpol an. Daher bewegt sich
der Bewegungskörper
durch die zwischen den beiden Kernabschnitten 32a, 32b und
dem Permanentmagnet 35 wirkende magnetische Abstoßungskraft
in der Zeichnung nach rechts und verschiebt sich zu der ersten Position.
Hierbei bewegen sich auch der Tisch 4 und der Gleitblock 8 zu
der gleichen ersten Position.
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Wird
die Erregerspule 31 nicht eingeschaltet, so wird der Bewegungskörper 30 durch
die Magnetkraft, die durch den Permanentmagneten 35 bewirkt wird,
zu dem zweiten Kernabschnitt 32b angezogen und nimmt im
Wesentlichen die zweite Position ein. Durch Vorspannen des Bewegungskörpers 30 oder des
Gleitblockes 8 durch Federmittel, bspw. einer Schraubenfeder,
können
aber der Bewegungskörper 30 und
der Gleitblock 8 im nicht erregten Zustand entweder die
erste Position oder die zweite Position einnehmen.
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Die
Erregerspule 31 erzeugt Wärme, wenn sie eingeschaltet
wird. Diese Wärme
wird dissipiert und strahlt durch die Tischführung 3 und den Endblock 7,
wird aber nicht direkt auf den Tisch 4 übertragen. Dadurch kann der
Nachteil, dass ein auf dem Tisch 4 angeordnetes Werkstück aufgeheizt
wird, vermieden werden. Da der Gleitblock 8, auf dem der Tisch 4 befestigt
ist, durch den Schienenabschnitt 3b mit der kleinen Querschnittsfläche, die
an der Außenfläche der
Tischführung 3 angeordnet
ist, getragen wird, und ein Kontaktbereich zwischen dem Gleitblock 8 und
dem Schienenabschnitt 3b, d.h. der Tischführung 3,
ex trem klein ist, ist die Gefahr, dass Wärme von der Tischführung 3 auf
den Gleitblock 8 und den Tisch 4 übertragen
wird, besonders gering.
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Um
das Wärmeabstrahlungsverhalten
weiter zu verbessern, wird die Erregerspule 31 vorzugsweise
mit Kunststoff beschichtet, wobei die Kunststoffbeschichtung und
der erste Kernabschnitt 32a aneinander unter Verwendung
eines Klebstoffes mit exzellentem Wärmeübertragungsverhalten angebracht
werden. Somit wird die Wärme
von der Erregerspule 31 direkt durch den Klebstoff von
der Beschichtung auf den ersten Kernabschnitt 32a übertragen,
und dann zur Umgebung oder zu dem Fußgestell abgestrahlt. Dadurch
wird die Wärmestrahlungseffizienz
weiter erhöht
und die Zeit der Wärmeabstrahlung
verkürzt. Wenn
andere miteinander verbundene Elemente, bspw. ein Spulenkörper 31a,
um den die Erregerspule 31 gewickelt ist, und der zweite
Kernabschnitt 32b miteinander mit Hilfe des Klebstoffs
verbunden werden, wird das Wärmeabstrahlungsverhalten
weiter verbessert, wenn der oben beschriebene Klebstoff mit den
exzellenten Wärmeübertragungseigenschaften
verwendet wird.
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Außerdem ist
der einzelne Schienenabschnitt 3b an der zentralen Position
der oberen Fläche
der Tischführung 3 ausgebildet,
und der Tisch 4 wird durch den Schienenabschnitt 3b über den
Gleitblock 8 getragen. Daher ist der Aufbau einfach im Vergleich
zu dem Fall, bei dem sich der Tisch 4 entlang zweier Schienen
bewegt. Außerdem
wird der Ausrichtungsvorgang zwischen dem Schienenabschnitt 3b und
dem elektromagnetischen Stellglied 5 vereinfacht.
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Die
Lineargleitvorrichtung 1A weist einen Positionsdetektionsmechanismus
auf, der die Betriebsposition eines Bewegungsabschnitts, der durch das
elektromagnetische Stellglied 5 angetrieben wird, erfasst.
Der Bewegungsabschnitt kann den Bewegungskörper 30, den Gleitblock 8 und/oder
den Tisch 4 umfassen. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist der Positionsdetektiermechanismus so aufgebaut, dass er die
Verschiebung des Gleitblockes 8 mit Hilfe eines Ver schiebungssensors
erfasst. Dies bedeutet, dass eine Sensorschiene 43 an einer Seitenfläche angebracht
ist, die der Seitenfläche,
an welcher der Dämpfungsmechanismus 20 der
Tischführung 3 angebracht
ist, gegenüberliegt,
so dass wenigstens ein Bereich einer Seitenfläche des Gleitblockes 8 durch
die Sensorschiene 43 abgedeckt wird. Die Sensorschiene 43 weist
zwei Befestigungsnuten 44 auf, in denen magnetsensitive
Verschiebungssensoren 45 an unterschiedlichen Positionen in
axialer Richtung angebracht sind. Ein erfassbarer Magnet 46 ist
an der Seitenfläche
des Gleitblockes 8 mit Hilfe eines geeigneten Magnethalters
an einer Position angebracht, die den Verschiebungssensoren 45 zugeordnet
ist. Veränderungen
der magnetischen Flussdichte, die durch die Verschiebung des erfassbaren
Magneten 46 bewirkt werden, werden mit den Verschiebungssensoren
erfasst, so dass die Positionen beider Hubenden oder eine Position
während
des Hubes des Gleitblockes 8 erfasst werden kann. Signale
der Verschiebungssensoren 45 werden zu dem Antrieb 6 zurückgeführt und
können
zur Steuerung oder Regelung des elektromagnetischen Stellgliedes 5 verwendet
werden.
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Der
Aufbau des Positionsdetektiermechanismus ist aber nicht auf ein
solches Erfassungssystem beschränkt.
Bspw. kann, wie bei einer Lineargleitvorrichtung 1B gemäß der in 7 gezeigten
zweiten Ausführungsform,
der Positionsdetektiermechanismus ein Skalenzähler sein, der mit Hilfe eines
Lesekopfes 48 eine Encoderskala 47 abliest. Wie
in der Zeichnung dargestellt, kann die Encoderskala 47 an dem
Gleitblock 8 angebracht sein, während der Lesekopf 48 an
der Tischführung 3 angebracht
ist. Umgekehrt kann die Encoderskala 47 auch an der Tischführung 3 und
der Lesekopf 48 an dem Gleitblock 8 angebracht
werden.
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Wenn
die Encoderskala 47 und der Lesekopf 48 vorgesehen
sind, sind deren Befestigungspositionen nicht auf die oberen Seitenenden
des Basisabschnitts 3a der Tischführung 3 und die untere
Seitenfläche
des Gleitblockes 8, die in 7 dargestellt sind,
beschränkt,
sondern sie können
auch an einer oberen Fläche
des Schienenabschnitts 3b der Tischführung 3 und einer
unteren Fläche
eines Abschnitts des Gleitblockes 8, der die Schiene abdeckt,
oder in dem Loch der Tischführung 3 und
dem Bewegungskörper
angebracht sein. Außerdem
kann, wie bei der Lineargleitvorrichtung 1C gemäß der in
den 8 und 9 dargestellten dritten Ausführungsform,
die Tischführung 3 ein
Erfassungsloch 49 parallel zu dem Loch 10, in
dem der Bewegungskörper 30 aufgenommen
ist, aufweisen. Ein Erfassungsbewegungselement 50 kann
darin aufgenommen sein, um sich synchron mit dem Bewegungskörper 30 zu
bewegen, wobei die Encoderskala 47 und der Lesekopf 48 an
dem Bewegungselement 50 und der Erfassungsöffnung 49 vorgesehen
sind.
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10 zeigt
eine vierte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Eine Lineargleitvorrichtung 1D gemäß dieser
vierten Ausführungsform
unterscheidet sich von der Lineargleitvorrichtung 1A der
ersten Ausführungsform
dahingehend, dass der Bewegungskörper 30 und
der Tisch 4 der ersten Ausführungsform miteinander über das
Verbindungselement 13 verbunden sind, welches sich in axialer Richtung
des Loches 10 der Tischführung 3 erstreckt. Demgegenüber sind
der Bewegungskörper 30 und der
Tisch 4 der vierten Ausführungsform miteinander über ein
Verbindungselement 13 verbunden, das sich in einem rechten
Winkel zu der axialen Richtung des Loches 10 erstreckt
und einen Abschnitt der Tischführung 3 kreuzt.
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Ein
Schlitz 53 ist an einem Abschnitt einer oberen Fläche der
Tischführung 3,
an welchem der Gleitblock 8 angeordnet ist, ausgebildet.
Der Magnethalter 39 des Bewegungskörpers 30 und der Gleitblock 8 sind
miteinander durch den Schlitz 53 über das gerade stangenartige
Verbindungselement 13 verbunden, das sich in rechtem Winkel
zu der Axialrichtung der Tischführung 3 erstreckt.
Bei diesem Aufbau kann die axiale Länge der Lineargleitvorrichtung
im Vergleich zu der ersten Ausführungsform
verkürzt
werden.
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Der übrige Aufbau
der vierten Ausführungsform
und deren bevorzugte Modifikationen sind im Wesentlichen die gleichen
wie bei der ersten Ausführungsform.
Daher werden gleiche Aufbauelemente mit gleichen Bezugszeichen wie
bei der ersten Ausführungsform
versehen und auf die dortige Beschreibung verwiesen.
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11 zeigt
das Prinzip einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Eine Lineargleitvorrichtung 1E gemäß der fünften Ausführungsform
unterscheidet sich von denen der vorhergehenden Ausführungsformen
dahingehend, dass sie zwei Gruppen von Kernen 32, 32 und
einen Bewegungskörper 30 aufweist.
Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen
umfasst jeder Kern 32 einen zylindrischen ersten Kernabschnitt 32a und
einen säulenförmigen zweiten
Kernabschnitt 32b, welcher koaxial in dem ersten Kernabschnitt 32a vorgesehen
ist. Die Erregerspule 31 ist um einen Außenumfang
des Basisendes des zweiten Kernabschnitts 32b gewickelt.
Der Bewegungskörper 30 weist
einen zylindrischen Permanentmagneten 35 auf, der in radialer
Richtung polarisiert ist und durch einen zylindrischen Magnethalter 39 gehalten
wird. Die beiden Gruppen von Kernen 32, 32 sind
in dem Loch 10 der Tischführung 3 so aufgenommen,
dass sie einander gegenüberliegen,
wobei sie einen Abstand voneinander aufweisen. Der Bewegungskörper 30 ist
zwischen ihnen angeordnet, und der Bewegungskörper 30 und der Gleitblock 8,
die durch die Tischführung 3 getragen
werden, sind miteinander über
den Verbindungskörper 13 verbunden.
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Die
Tischführung 3 weist
an ihren gegenüberliegenden
Enden Antriebe 6 zum Einschalten der Erregerspulen 31 der
beiden Gruppen von Kernen 32, 32 auf, die Antriebe 6 können aber
auch zu einem einzigen Antrieb zusammengefasst werden. Der übrige Aufbau
der fünften
Ausführungsform
und deren bevorzugte Modifikationen sind im Wesentlichen die gleichen
wie bei der vierten Ausführungsform.
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Bei
allen oben beschriebenen Ausführungsformen
hat das Loch 10 der Tischführung 3 eine kreisförmige Gestalt
und dementsprechend haben auch der erste Kernabschnitt 32a,
der zweite Kernabschnitt 32b des elektromagnetischen Stellgliedes 5 und
der Bewegungskörper 30 eine
zylindrische oder säulenförmige Gestalt.
Sie können
aber auch eine rechteckige, U-förmige
oder winklige Gestalt aufweisen. Wenn die Tischführung 3 und der erste
Kernabschnitt 32a separat ausgebildet werden, kann das Loch 10 eine
kreisförmige
Gestalt aufweisen, während
der erste Kernabschnitt 32a, der zweite Kernabschnitt 32b und
der Bewegungskörper 30 eine
winklige Gestalt haben können.
Es ist auch möglich,
dass das Loch 10 eine winklige Gestalt aufweist, während der
erste Kernabschnitt 32, der zweite Kernabschnitt 32b und
der Bewegungskörper 30 einen
kreisförmigen
Querschnitt aufweist. Das Loch 10 muss nicht über seine
gesamte Länge
vollständig
geschlossen sein, sondern kann auch den bei der vierten Ausführungsform
gezeigten Schlitz 53 aufweisen. Es kann auch eine gesamte
Seitenfläche
durch Ausbilden eines Schlitzes geöffnet sein.
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12 zeigt
das Prinzip einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein Lineargleitvorrichtung 1F gemäß der sechsten
Ausführungsform
weist ein elektromagnetisches Stellglied 5 mit Schwingspule
auf. Bei dem elektromagnetischen Stellglied 5 ist die um
ein Spulenkörper 31a gewickelte
Erregerspule 31 an einem Außenumfang des zweiten Kernabschnitts 32b im
Wesentlichen über
dessen gesamte Länge
angebracht. Der Permanentmagnet 35 des Bewegungskörpers 30 ist
beweglich in den Spalt 36, der zwischen einem Außenumfang
der Erregerspule 31 und einem Innenumfang des ersten Kernabschnitts 32a ausgebildet
ist, eingesetzt.
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Der übrige Aufbau
der sechsten Ausführungsform
und deren bevorzugte Modifikationen sind im Wesentlichen die gleichen
wie bei der ersten Ausführungsform.
Daher werden die wesentlichen Aufbauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen wie
bei der ersten Ausführungsform
und auf die dortige Beschreibung verwiesen.
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Bei
der sechsten Ausführungsform
ist die Erregerspule 31 an dem Außenumfang des zweiten Kernabschnitts 32b angebracht,
und der Permanentmagnet 35 ist an dem Außenumfang
der Erregerspule 31 vorgesehen. Alternativ kann die Erregerspule 31 auch
an der Innenumfangsfläche
des ersten Kernabschnitts 32a befestigt sein, während der
Permanentmagnet 35 zwischen der Innenseite der Erregerspule 31,
d.h. dem Innenumfang der Erregerspule 31, und dem Außenumfang
des zweiten Kernabschnitts 32b angeordnet sein kann. Anstatt
die Erregerspule 31 an der Seite des Kernes 32 und
den Permanentmagneten 35 an der Seite des Bewegungskörpers 30 vorzusehen,
wie es bei den obigen Beispielen der Fall war, kann der Permanentmagnet 35 auch
an der Seite des Kernes 32, d.h. an dem Innenumfang des ersten
Kernabschnitts 32a oder dem Außenumfang des zweiten Kernabschnitts 32b,
vorgesehen sein, während
die Erregerspule 31 an der Seite des Bewegungskörpers 30 vorgesehen
sein kann. Bei diesem Aufbau kann die Erregerspule 31 durch
magnetische Kraft bewegt werden.
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13 zeigt
das Prinzip einer siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Eine Lineargleitvorrichtung 1G gemäß der siebten
Ausführungsform
umfasst ein elektromagnetisches Stellglied 5 mit Elektromagnet
(Solenoid), dessen Eisenkern durch eine magnetische Kraft bewegt
wird. Bei dem elektromagnetischen Stellglied 5 umfasst
der Bewegungskörper 30 einen
beweglichen Eisenkernabschnitt 60 aus magnetischem Material,
der in einem hohlen Abschnitt des ersten Kernabschnitts 32 so
angeordnet ist, dass er dem zweiten Kernabschnitt 32b gegenüberliegt
und sich zu einer Innenseite der Erregerspule 31 erstreckt.
Ein vorderes Ende 37b des zweiten Kernabschnitts 32b weist
eine umgekehrte T-Form auf, indem das vordere Ende 37b konisch
ausgebildet ist. Ein vorderes Ende 60a des beweglichen
Eisenkernabschnitts 60, welches dem vorderen Ende 37b entspricht,
weist eine U-Form auf, indem die Aussparung 60b umgekehrt konisch
ausgebildet wird. Wird die Erregerspule 31 eingeschaltet,
wird der bewegliche Eisenkernabschnitt 60 von dem zweiten
Kernabschnitt 32b aufgenommen.
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Der übrige Aufbau
der siebten Ausführungsform
und deren bevorzugte Modifikationen sind im Wesentlichen die gleichen
wie bei der ersten Ausführungsform.
Daher werden die wesentlichen Aufbauelemente mit gleichen Bezugszeichen
versehen wie bei der ersten Ausführungsform
und auf die dortige Beschreibung verwiesen.