DE102005026958A1

DE102005026958A1 - Aerostatisch oder hydrostatisch geführter linearer Direktantrieb

Info

Publication number: DE102005026958A1
Application number: DE200510026958
Authority: DE
Inventors: Nils Dreifke; Günter Dr. Dreifke
Original assignee: PASIM DIREKTANTRIEBE GmbH
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2025-06-11
Also published as: DE102005026958B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen aerostatisch oder hydrostatisch geführten linearen Direktantrieb, der hauptsächlich aus einem Primärteil (1) mit Aktivteil (3) sowie mindestens einem Lagerelement (4) oder (5) und einem Sekundärteil (2) besteht. Aktivteil (3) und Lagerelement (4) oder (5) sind mit Düsenkörpern (10) ausgestattet, aus denen ein unter Druck befindliches Gas oder eine unter Druck befindliche Flüssigkeit austreten. DOLLAR A Der Lagergrundkörper (6) ist über ein Gelenk (8) auf dem Sekundärteil (2) gelagert und wird mit Hilfe einer Druckschraube (9), die im Lagergehäuse (7) befestigt ist, verstellt. DOLLAR A In einer anderen Variante des Lagerelementes (5) sind in der Führungsfläche Permanentmagneten (13) angeordnet. DOLLAR A Weiterhin werden verschiedene Anordnungen von linearen Direktantrieben mit Lagerelementen (4) oder (5) angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft einen aerostatisch oder hydrostatisch geführten linearen Direktantrieb, der hauptsächlich aus einem Primärteil mit Aktivteil sowie mindestens einem Lagerelement und einem Sekundärteil besteht. Aktivteil und Lagerelement sind mit Düsenkörpern ausgestattet, aus denen ein unter Druck befindliches Gas oder eine unter Druck befindliche Flüssigkeit austreten.

In der Patentanmeldung PCT/EP97/05838 „Linearantrieb in Modulbauweise und Verfahren..." wurden luftgelagerte Direktantriebe in Modulbauweise vorgestellt. Das Lagerelement ist integriert mit mindestens einem Aktivteil ausgeführt, das im Winkel von 90° starr an einem anderen Aktivteil befestigt ist.

Luftgelagerte Direktantriebe werden im Stand der Technik winkelförmig und u-förmig dargestellt, d.h. das Aktivteil ist im Winkel von 90° mit einem oder zwei Lagerelementen ausgestattet, die zur Führung das Sekundärteil an einer oder an 2 Seiten umschließen. Das Aktivteil besteht meist aus Spulenkörpern, Magneten und Düsenkörpern, die im Gehäuse des Aktivteils mit Polymer eingegossen sind, wie in der Patentanmeldung DE 198 29 889 „Direktantrieb für lineare und planare Bewegungen" beschrieben.

Entsprechend des Standes der Technik sind im Lagerelement Luftdüsenkörper in der Führungsfläche angeordnet, die mit Druckluft beaufschlagt werden, so dass eine abstoßende Kraft erzeugt wird. Lagerelemente können gegenüber angeordnet und zueinander vorgespannt werden, oder es wird nur einseitig ein Lagerelement verwendet, das mit Hilfe von Permanentmagneten eine vorgespannte aerostatische Lagerung ermöglicht. Die Permanentmagnete sind in der Nähe der Führungsfläche angeordnet und mit Polymer im Lagerelement eingegossen. Das Lagerelement kann im Ganzen seitlich verstellbar angeordnet und starr mit dem Aktivteil verbunden sein.

Bekannt ist auch, dass Lagerelemente durch Materialschwächung elastisch angekoppelt werden. Dadurch wird ein Freiheitsgrad gestattet, um eine drehende Ausgleichsbewegung um die Bewegungsachse zwischen Aktivteil und Lagerelement zu ermöglichen, wenn etwa das Sekundärteil nicht exakt im rechten Winkel gefertigt ist.

Bei Luftlagerungen ist bekannt, dass eine geometrische Verspannung durch gelenkige Aufhängung von Luftlagerelementen vorteilhaft ist. Die Luftlagerelemente werden in einem Lagergehäuse gelenkig fixiert, und die gegenüber angeordneten Lagerelemente werden mit Hilfe einer Druckschraube gegeneinander verspannt, um die Dicke der Gas- oder Flüssigkeitsschicht einzustellen. Wegen der Reibungsfreiheit ist diese Anordnung auch bei hoher Dynamik verwendbar. Eine Schwingungsneigung tritt durch diese zusätzlichen Freiheitsgrade nicht auf.

Gegenwärtig ist die aerostatische Führung linearer Direktantriebe mit verschiedenen Mängeln behaftet.

Zur Erhöhung der Belastbarkeit von Direktantrieben durch Drehmomente um die Achse, die senkrecht auf dem Aktivteil steht, sind u-förmige Primärteile bekannt, die das Sekundärteil auf 3 Führungsflächen starr umschließen. Wenn die Führungsflächen des Sekundärteils nicht exakt geschliffen sind oder der Winkel nicht exakt 90° beträgt, dann verschlechtern sich die Führungseigenschaften, die Belastbarkeit sinkt, und der Verbrauch an Gas oder Flüssigkeit wird erhöht. Bei Beanspruchung durch Kräfte und Drehmomente, besonders durch Drehmomente um die Bewegungsachse, kommt es zu verstärktem Austritt von Gas oder Flüssigkeit aus den Führungsflächen und letztlich zum partiellen Gleiten und Reiben zwischen Primärteil und Sekundärteil. Zeitweise Überbeanspruchungen können zu plastischen Formänderungen führen, wodurch die Führungsqualität, die Steifigkeit gegen seitliches Verschieben und Verdrehungen und die Geräuschentwicklung des Direktantriebes verschlechtert werden. Im Stand der Technik lassen sich die Seitenlager gegenüber dem Aktivteil nur schwer einstellen und in der Position sichern. Ein Winkelausgleich ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aerostatisch oder hydrostatisch geführten Direktantrieb vorzuschlagen, bei dem die aus dem Stand der Technik bekannten Mängel beseitigt werden. Insbesondere sollen eine größere Beanspruchbarkeit der Führung, höhere Steifigkeit, eine Geräuschminderung, eine geringere Masse, höhere Qualität, höhere Zuverlässigkeit und geringere Herstellkosten erreicht werden.

Die erfinderische Aufgabe wird wie folgt gelöst.

Bei winkelförmigen Primärteilen ist mit Aktivteil ein Lagerelement rechtwinklig verbunden, meist fest verschraubt. Das Lagerelement besitzt mindestens einen Lagergrundkörper, der gelenkig mit dem Lagergehäuse verbunden ist. Der Lagergrundkörper weist Permanentmagnete auf, um eine magnetische Vorspannung zu erreichen. Im Lagergrundkörper sind Düsenkörper angeordnet, aus denen Gas oder Flüssigkeit unter Druck ausströmt. In Verbindung mit einer ebenen Lagerfläche des Sekundärteils lässt sich so das Primärteil nahezu reibungsfrei bewegen. Besonders kommt es darauf an, dass das Drehgelenk zwischen Lagergrundkörper und Lagergehäuse nahezu kein mechanisches Spiel aufweist, also dass eine hohe Steifigkeit zwischen Primärteil und Sekundärteil in Bewegungsrichtung und auch quer zur Bewegungsrichtung erreicht wird.

In einer anderen erfinderischen Anordnung wird ein u-förmiges Primärteil, bestehend aus mindestens einem Aktivteil und 2 Lagerelementen vorgeschlagen. Im Lagergehäuse ist mindestens ein Lagergrundkörper gelenkig angeordnet. In der Regel werden in einem Lagerelement mindestens 2 Lagergrundkörper angeordnet, die zueinander parallel liegen und die Seitenflächen des Sekundärteils umschließen. Zumindest ein Lagerelement ist über eine Druckschraube gelenkig mit dem Lagergehäuse verbunden. Mit Hilfe der Druckschraube lässt sich die geometrische Verspannung zwischen gegenüber liegenden Lagergrundkörpern einstellen.

Ein Lagergrundkörper kann mit mehreren Düsenkörpern ausgestattet sein, die mit einem Druckerzeuger für Gas oder Flüssigkeit verbunden sind. Die Druckstücke sind vorteilhaft in der Führungsfläche mit einem Gleitbelag versehen. Günstig ist die Ausführung von Leitkanälen in der Führungsfläche, um das Gas oder die Flüssigkeit so zu leiten, dass sich der Druck gleichmäßig über die Führungsfläche verteilt.

U-förmige Primärteile können auch mit wenigstens einem Lagergrundkörper ausgeführt sein, der mindestens einen Permanentmagneten in der Führungsfläche besitzt, und das andere Lagerelement ist mit mindestens einem Lagergrundkörper und einer Druckschraube versehen, der mit oder ohne Permanentmagnet ausgeführt ist. Das wirkt sich vorteilhaft auf die Führungsgenauigkeit aus, denn durch Lagaergrundkörper mit Permanentmagneten, also durch magnetische Vorspannung, wird auch bei geringer geometrischer Vorspannung ein stabiler Führungsspalt gewährleistet.

Nach einer Variante der Erfindung ist das Sekundärteil an einer oder beiden gegenüber liegenden Seitenlagerflächen mit jeweils mindestens einem Lagerelement mit oder ohne Magneten ausgestattet, und der Lagergrundkörper ist mit Hilfe des Lagergehäuses am Sekundärteil im Winkel von 90° befestigt ist. Das relativ leichte Aktivteil wird auf diese Weise auf dem Sekundärteil und mindestens einem Lagerelement geführt.

Nach einer anderen erfindungsgemäßen Variante ist zusätzlich mindestens ein Lagerelement parallel zur Motorführungsfläche auf der geschliffenen Rückseite eines Sekundärteils angeordnet und mit Hilfe eines winklig angeordneten Lagergehäuses an das Aktivteil angekoppelt. Auf diese Weise kann die Steifigkeit zwischen Aktivteil und Sekundärteil erhöht werden, und der Direktantrieb kann größere Drehmomente aufnehmen.

Erfindungsgemäß wird weiter vorgesehen, dass zusätzlich mindestens ein Lagerelement mit mindestens einem Permanentmagneten im Aktivteil seitlich, d.h. quer zur Bewegungsrichtung, neben der Motorführungsfläche angeordnet ist und mit der geschliffenen Führungsfläche des Sekundärteils im Kontakt steht. Dadurch wird zulasten der Motorkraft die Qualität der Führung verbessert.

Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sekundärteil mit 2 gegenüber liegenden Motorfunktionsflächen und 2 gegenüber liegenden Führungsflächen ausgestattet ist. Hier ist das Primärteil mit 2 gegenüber liegenden Aktivteilen und 2 gegenüber liegenden Lagerelementen mit Permanentmagneten aufgebaut. Ein Aktivteil und ein benachbartes Lagerelement sind jeweils winkelförmig miteinander verbunden. Mindestens eines der Aktivteile ist mit einem Lagerelement des anderen winkelförmigen Primärteils mit mindestens einem Verbindungselement, z.B. einem Stift oder einer Blattfeder, verbunden. Somit entsteht durch Kopplung der beiden einzelnen winkelförmigen Primärteile in Bewegungsrichtung ein leistungsfähigeres kompaktes Primärteil, das besonders für kurze Hubbewegungen geeignet ist. Im Stand der Technik traten durch das Fehlen von Gelenken und die mehrfache Überbestimmung bei dieser Art von Linearachse Verklemmungen auf, z.B. bei Änderung der Temperatur.

Die Erfindung ist im Detail weiter ausgestaltet. Vorteilhaft erweist sich die Anordnung einer Druckschraube mit Gewindeeinsatz im Lagergehäuse und einer Kontermutter. Die Druckschraube ist mit einer Kugelkalotte und Kugel versehen, die mit einer Kugelkalotte des Lagergrundkörpers im Kontakt steht und das Gelenk bildet. In dem meist rechteckförmigen Lagergrundkörper sind in der Regel mindestens 2 Düsenkörper eingeschraubt, die mittig und zu beiden Seiten des Gelenks im gleichen Abstand etwa in den Besselpunkten angeordnet sind. Die Führungsfläche des Lagergrundkörpers ist vorteilhaft mit einem Polymer, vorzugsweise einem Gleitbelag der Dicke von mindestens 0,2mm beschichtet. Die Kraftaufnahme des Lagergrundkörpers wird verbessert, wenn in der Führungsfläche Leitkanäle angeordnet sind.

Das Drehgelenk soll nur sehr kleine Winkelbewegungen ermöglichen. Das lässt sich auch erfindungsgemäß durch Materialelastizität erreichen. Vorgeschlagen wird entweder die Anordnung eines Biegestabes zwischen Lagergehäuse und Lagergrundkörper oder die Verwendung eines Verbindungsstückes mit Federblech.

Die Verstellung des Biegestabes quer zur Führungsfläche wird nach der Erfindung so vorgesehen, dass der Biegestab auf der einen Seite ein Rechtsgewinde und auf der anderen Seite ein Linksgewinde besitzt und z.B. mit einem Imbusschlüssel gedreht und damit verstellt werden kann.

Das Lagergehäuse lässt sich zur Massereduzierung mit Abrundungen aber auch ohne Abdeckfunktion so ausführen, dass das Lagergehäuse nur als biegesteifes Verbindungsstück zwischen dem Drehgelenk und dem Aktivteil bzw. dem Sekundärteil ausgeführt ist.

Zur Realisierung der magnetischen Anziehungskraft zwischen Lagergrundkörper und Sekundärteil bzw. Aktivteil gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Anordnung von Permanentmagneten. Das Lagerelement besteht vorzugsweise aus magnetisch leitfähigem Stahl. Die Permanentmagnete sind in der Nähe der Führungsfläche und meistens in einer Tasche des Lagergrundkörpers angeordnet. Sie werden längs der Bewegungsrichtung eingelegt, damit z.B. der Magnetfluss vom Nordpol in den magnetisch leitfähigen Stahl des Sekundärteils und von dort aus durch den Stahl des Lagergrundkörpers zum Südpol des Permanentmagneten verläuft. Der Permanentmagnet soll in der Tasche seitlich zum Lagergrundkörper einen genügend großen Abstand aufweisen und mindestens seitlich vom Polymer umgeben und festgehalten werden.

Um die Masse des Lagergrundkörpers zu reduzieren wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, für den Lagergrundkörper nicht magnetisch leitfähiges, leichtes Material zu verwenden. Die Permanentmagnete sind in dem Falle speziell so magnetisiert, dass wie bei u-förmigen Magneten die Pole in einer Fläche, hier der Führungsfläche, austreten. Unter Verwendung eines magnetisch leitfähigen Materials, hier als Leitstück bezeichnet, lassen sich 2 übliche Stabmagnete ebenfalls so miteinander verbinden, dass ein u-förmiger Magnet entsteht.

Weitere Vorteile, Weiterbildungen und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
1 einen luftgelagerten linearen Direktantrieb nach dem Stand der Technik;
2 den Schnitt durch einen erfindungsgemäß geführten linearen Direktantrieb;
3 eine Variante mit 2 Lagerelemente, die mit dem Sekundärteil verbunden sind;
4 einen linearen Direktantrieb mit 2 Aktivteilen und 2 Lagerelementen;
5 eine Ausführungsvariante, bei der die Führungsflächen von 2 Lagerelementen am Sekundärteil rechtwinklig zu einander angeordnet sind;
6 eine Linearachse mit Lagerelementen an den Seiten des Sekundärteils und neben der Motorführungsfläche
7 einen Lagergrundkörper mit Düsenkörpern und Leitkanälen,
8 einen Lagergrundkörper mit Permanentmagneten und Düsenkörpern ohne Darstellung des Gleitbelages
Zur Einführung zeigt 1 einen luftgelagerten linearen Direktantrieb mit Primärteil 1, Sekundärteil 2. Das Primärteil 1 besteht aus dem Aktivteil 3 mit Spulen, Permanentmagneten und Düsenkörpern und 2 Lagerelementen 4 mit Düsenkörper und optional mit einem Lagerelement 4 und einem Lagerelement 5 mit Permanentmagneten. Eines der Lagerelemente 4 oder 5 lässt sich gegenüber dem Aktivteil 3 einstellen. Das erfolgt durch Schrauben, die in einem Langloch senkrecht zum Aktivteil angeordnet sind und in das Lagergehäuse eingeschraubt sind. Bei größerer Beanspruchung kann das Lagerelement 4 oder 5 verrutschen. Ein Winkelausgleich ist nicht möglich.
In der 2 wird ein linearer Direktantrieb nach der Erfindung im Querschnitt gezeigt. Das Lagerelement 4 oder das Lagerelement 5 in der Ausführungsform mit Permanentmagneten 13 sind starr mit dem Aktivteil 3 verschraubt. Im Lagergehäuse 7 des Lagerelementes 4 ist die Druckschraube 9 mit Gewindeeinsatz und Kontermutter gezeigt. Mit Hilfe der Druckschraube 9 lässt sich über ein Kugelgelenk 8 eine Druckkraft auf den Lagergrundkörper 5 ausüben und durch Drehung der Druckschraube 9 verändern. Oberhalb des Lagergrundkörpers 5 ist der Schlauch für die Zufuhr von Druckluft oder Flüssigkeit unter Druck angedeutet, und es ist die Lage der Düsenkörper 10 dargestellt, mit deren Hilfe eine Luftschicht zwischen Lagergrundkörper 5 und Sekundärteil 2 aufgebaut wird. Die Vergussmasse 12 ist dargestellt, die Eigenschaften eines Gleitbelages 12 aufweisen soll. Auf der linken Seite der Figur ist ein Lagerelement 5 gezeigt, bei dem im Lagergrundkörper 6 Permanentmagnete 13 montiert sind. Hier sind 2 stabförmige Permanentmagnete 13 dargestellt, die in Taschen des magnetisch leitfähigen Lagergrundkörper 6 mit Vergussmasse 12 befestigt sind. Bei dem einen Permanentmagneten 13 ist der Nordpol in der Nähe der Führungsfläche angeordnet, bei dem anderen der Südpol, damit eine Anziehungskraft zwischen Lagergrundkörper 6 und Sekundärteil 2 erzeugt wird. Auch das Lagerelement 5 ist mit unter Druck befindlichem Gas oder Flüssigkeit versorgt. Die Ausführung des Gelenkes 8 ist hier in der erfindungsgemäßen Form eines Biegestabes 14 gezeigt. Wenn der Gewindestab mit einem Rechtsgewinde und am anderen Ende mit einem Linksgewinde versehen ist, so kann durch Drehung des Biegestabes 14 ebenfalls eine Verschiebung des Lagergrundkörpers 5 ausgeführt werden.
Die 3 zeigt die Verbindung von 2 Lagerelementen 4 mit dem Sekundärteil 2. Zwischen den Lagerelementen 4 wird das Aktivteil 3 geführt, das seitlich im Kontaktbereich mit den Lagergrundkörpern 6 geschliffene Flächen aufweist.
Die 4 zeigt die Anordnung von Lagerelementen 5 für lineare Direktantriebe, die für einen kurzen Arbeitshub und mit großer Schubkraft ausgeführt sind, z.B. für eine Hubeinheit. Zwei winkelförmige Primärteile 1 sind mit einem Sekundärteil 2 verbunden, das an 2 gegenüber liegenden Seiten mit jeweils einer Motorfunktionsfläche ausgestattet ist. Die geschliffenen Seitenflächen des Sekundärteils 2 stehen mit den Lagerelementen 5 im Kontakt. Die beiden Primärteile 1 sind beispielsweise durch einen Stift 16 zu einem etwa doppelt so leistungsfähigen Primärteil 1 verbunden. Der Stift 16 gestattet eine und eine Blattfeder ermöglicht mehrere Ausgleichsbewegungen, um Verspannungen in den Luftlagerflächen zu vermeiden.
In der 5 ist ein winkelförmiges Primärteil 1 gezeigt, das zusätzlich mit einem Lagerelement 5 ausgestattet ist. Der Lagergrundkörper 6 des zusätzlichen Lagerelementes 5 wird mit Hilfe der Druckschraube 9 an die geschliffene Unterseite des Sekundärteils 2 gedrückt, um die Steifigkeit der Führung und die Aufnahme von Drehmomenten in der Führung des Aktivteils 3 auf dem Sekundärteil 2 zu erhöhen.
Die 6 gibt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung an. Das Aktivteil 3 ist breiter ausgeführt, um mindestens 2 zusätzliche Lagerelemente 5 aufzunehmen. Das Sekundärteil 2 besitzt auf der einen geschliffenen Seite sowohl Motorfunktionsfläche als auch daneben Führungsfläche. Damit lässt sich eine Anpassung an die Erfordernisse zur Lösung der Bewegungsaufgabe erreichen. In manchen Anwendungen sind eine stärkere Führungseigenschaft und eine geringere motorische Kraft erforderlich.
In der 7 werden erfindungsgemäße Details zum Lagergrundkörper 6 eines Lagerelementes 4 angegeben. Auf der Führungsfläche mit Gleitbelag 12 sind 2 Düsenkörper 10 mit den Leitkanälen 11 zu erkennen. Mittig wird das Gelenk 8 angedeutet. Erkennbar ist die Zufuhr von Gas oder Flüssigkeit zu den Düsenkörpern 10.
8 zeigt einen Lagergrundkörper 6 für ein Lagerelement 5. Die Führungsfläche ist hier ohne Gleitbelag 12 dargestellt, um die Lage der Permanentmagnete zu verdeutlichen. In der dargestellten Variante sind in einer Tasche des magnetisch leitfähigen Lagergrundkörpers 6 zwei Permanentmagnete 13 eingelegt, um einen Magnetfluss durch das Sekundärteil 2 und damit eine Anziehungskraft zu erzeugen, die zur Vorspannung des Lagerelementes 5 erforderlich ist. Ebenfalls werden die Düsenkörper 10 gezeigt, die zur Erzeugung einer abstoßenden Kraft erforderlich sind.

1: Primärteil
2: Sekundärteil
3: Aktivteil
4: Lagerelement
5: Lagerelement mit Permanentmagneten
6: Lagergrundkörper
7: Lagergehäuse
8: Gelenk
9: Druckschraube
10: Düsenkörper
11: Leitkanal
12: Vergussmasse, Gleitbelag
13: Permanentmagnet
14: Biegestab
15: Verbindungskanal zwischen Düsenkörpern
16: Stift

Claims

Aerostatischer oder hydrostatischer linearer Direktantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass • das Primärteil (1) bzw. Sekundärteil (2) eines linearen Direktantriebes mit mindestens einem aerostatisch oder hydrostatisch arbeitenden Lagerelement (4) ausgestattet ist, • das Lagerelement (4) wenigstens einen gelenkig gelagerten Lagergrundkörper (6) mit ebener Führungsfläche aufweist, • der Lagergrundkörper (6) mindestens einen Düsenkörper (10) besitzt, der mit Druck eines Gases oder einer Flüssigkeit beaufschlagt ist, • der Lagergrundkörper (6) über ein Gelenk (8), das mindestens um einen Winkel drehbeweglich ist, mit einem Lagergehäuse (7) verbunden ist, das mit dem Primärteil (1) bzw. dem Sekundärteil (2) starr befestigt ist.
Aerostatischer oder hydrostatischer linearer Direktantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • an den Rändern des Aktivteils (3) oder des Sekundärteils (2) mindestens 2 Lagerelemente (4) oder (5) längs der Bewegungsrichtung im Winkel von 90° gegenüber dem Aktivteil (3) bzw. dem Sekundärteil (2) sowie auf der einen Seite als auch auf der gegenüber liegenden Seite u-förmig umschließen und • mindestens ein Lagergrundkörper (6) senkrecht zu seiner Führungsfläche gegenüber dem Lagergehäuse (7) verstellbar ist.
Aerostatischer oder hydrostatischer linearer Direktantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • am Rand des Aktivteils (3) bzw. des Sekundärteils (2) mindestens ein Lagerelement (5) mit mindestens einem Permanentmagneten (13) in der Nähe der Führungsfläche längs der Bewegungsrichtung im Winkel von 90° angeordnet ist, das das andere Teil des Direktantriebes, Sekundärteil (2) bzw. Aktivteil (3), winkelförmig umschließt, • ein Lagerelement (5) mit mindestens einem Permanentmagneten (13) wenigstens 2 gelenkig gelagerte Lagergrundkörper (6) aufweist, deren Führungsflächen eben sind und in der Führungsfläche mindestens einen Düsenkörper (10) je Lagergrundkörper (6) aufweisen, • auf dem Lagergrundkörper (6) mindestens ein Permanentmagnet (13) so angeordnet ist, dass in Verbindung mit einem magnetisch leitfähigem Material im Lagergrundkörper (6) und im Partner des Lagerelementes (5), dem Sekundärteil (2) bzw. dem Primärteil (1), eine magnetisch vorgespannte aerostatische oder hydrostatische Linearführung gebildet wird.
Aerostatischer oder hydrostatischer linearer Direktantrieb, nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass • das Sekundärteil (2) an einer oder den beiden gegenüber liegenden Seitenflächen, mit jeweils mindestens einem Lagerelement (4) oder (5) ausgestattet ist, • das Lagerelement (4) oder (5) mit Hilfe des Lagergehäuses (7) am Sekundärteil (2) im Winkel von 90° befestigt ist und • das Aktivteil (3) auf dem Sekundärteil (2) mit mindestens einem Lagerelement (4) oder (5) geführt wird.
Aerostatischer oder hydrostatischer linearer Direktantrieb, nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass • zusätzlich mindestens ein Lagerelement (4) oder (5) parallel zur Motorführungsfläche auf der geschliffenen Rückseite eines Sekundärteils (2) arbeitet und • mit Hilfe eines winklig angeordneten Lagergehäuses (7) an das Aktivteil (3) angekoppelt ist.
Aerostatischer oder hydrostatischer linearer Direktantrieb, nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass • zusätzlich mindestens ein Lagerelement (5) mit mindestens einem Permanentmagneten (13) im Aktivteil (3) seitlich quer zur Bewegungsrichtung neben der Motorführungsfläche angeordnet ist und • mit der geschliffenen Führungsfläche des Sekundärteils (2) im Kontakt steht.
Aerostatischer oder hydrostatischer linearer Direktantrieb, nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass • das Sekundärteil (2) mit 2 gegenüber liegenden Motorfunktionsflächen und 2 gegenüber liegenden Führungsflächen ausgestattet ist, • das Primärteil (1) aus 2 gegenüber liegenden Aktivteilen (3) und 2 gegenüber liegenden Lagerelementen (5) mit Permanentmagneten (13) besteht, • jeweils ein Aktivteil (3) und ein Lagerelement (5) winkelförmig verbunden ist, • ein Aktivteil (3) des einen Primärteils (1) mit dem Lagerelement (5) des anderen Primärteils (1) mit mindestens einem Verbindungselement zu einem Primärteil (1) verbunden ist und • die beiden einzelnen winkelförmigen Primärteile (1) als Ganzes in Bewegungsrichtung mitgenommen werden.
Lagerelement (4) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass • die Verstellung eines Lagergrundkörpers (6) senkrecht zur Führungsfläche durch eine Druckschraube (9) erfolgt, • die Druckschraube (9) an der Verbindung zum Lagergrundkörper (6) ein Gelenk (8) in Form einer Kugel mit kugelförmiger Kalotte in der Druckschraube (9) und/oder im Lagergrundkörper (6) aufweist.
Lagerelement (4) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass • die Verstellung eines Lagergrundkörpers (6) senkrecht zur Führungsfläche durch eine Druckschraube (9) erfolgt, • die Druckschraube (9) am Ende konvex kugelförmig ausgeführt ist und • der Lagergrundkörper (6) eine etwa gleichartig konkav gekrümmte Kalotte aufweist.
Druckschraube (9) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass • das Gewinde für die Druckschraube (9) in einem Gewindeeinsatz eingebracht ist, der im Lagergehäuse (7) eingepresst ist und • die Druckschraube (9) eine Kontermutter zur Verdrehsicherung besitzt.
Lagergrundkörper (6) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Lagergrundkörper (6) mindestens 2 Düsenkörper (10) mittig und zu beiden Seiten des Gelenkes (8) in gleichem Abstand etwa in den Besselpunkten angeordnet sind.
Lagergrundkörper (6) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass etwa die gesamte Führungsfläche des Lagergrundkörpers (6) mit Gleitbelag (12) ausgeführt bzw. beschichtet ist, vorzugsweise mit der Dicke von mindestens 0,2 mm.
Lagergrundkörper (6) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass • in der Führungsfläche des Lagergrundkörpers (6) Leitkanäle (11) für Gas oder Flüssigkeit angeordnet sind, • von den Düsenkörpern (10) ausgehend beidseitig in Bewegungsrichtung und • die Leitkanäle (11) in ausreichendem Abstand vom Rand des Lagergrundkörpers (6) und vom benachbarten Leitkanal (11) enden.
Lagergrundkörper (6) nach mindestens Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass • mindestens 2 parallele Leitkanäle (11) oberhalb und unterhalb des Düsenkörpers (10) angeordnet sind und • durch wenigstens einen Leitkanal (11) mit dem Düsenkörper (10) verbunden sind.
Lagergrundkörper (6) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass • in einem ausreichenden Abstand vom Rand des Lagergrundkörpers (6) um den Düsenkörper (10) herum, • in der Führungsfläche ein zumindest teilweise gekrümmter Leitkanal für Gas oder Flüssigkeit angeordnet ist, • der mindestens einen Leitkanal (11) zum Düsenkörper (10) aufweist.
Lagerelement (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass • der Lagergrundkörper (6) aus magnetisch leitfähigem Material gefertigt ist, • mindestens 2 Permanentmagnete (13) mit dem Lagergrundkörper (6) längs der Bewegungsrichtung und in der Nähe der Führungsfläche verbunden sind, • die Permanentmagnete (13) so angeordnet sind, dass der Magnetfluss senkrecht zur Bewegungsrichtung durch den Lagergrundkörper (6) und durch magnetisch leitfähiges Material im Partner des Lagerelementes (5), dem Primär- bzw. dem Sekundärteil, hindurch geht, um eine magnetisch vorgespannte aerostatische oder hydrostatische Linearführung zu bilden.
Lagerelement (4) oder (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Realisierung eines Gelenkes (8) unter Ausnutzung der Materialelastizität, dadurch gekennzeichnet, dass • zwischen dem Lagergehäuse (7) und dem Lagergrundkörper (6) ein Biegestab (14) angeordnet ist, der mit dem Lagergrundkörper (6) verbunden ist, • der Biegestab (14) in der Nähe der Verbindung mit dem Lagergrundkörper (6) einen Bereich mit stark verkleinertem Durchmesser aufweist und • der Biegestab (14) im Lagergehäuse (7) senkrecht zur Führungsfläche befestigt ist.
Lagerelement (4) oder (5) nach Anspruch 16 zur Realisierung eines Gelenkes (8) unter Ausnutzung der Materialelastizität, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lagergehäuse (7) und dem Lagergrundkörper (6) ein Verbindungsstück angeordnet ist, dass mit dem Lagergrundkörper (6) über ein Federblech verbunden ist.
Lagerelement (4) oder (5) nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 17 zur Realisierung eines Gelenkes (8) unter Ausnutzung der Materialelastizität, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegestab oder das Verbindungsstück im Lagergehäuse (7) oder im Lagergrundkörper (6) senkrecht zur Führungsfläche verstellbar befestigt ist.
Lagerelement (4) oder (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass • die Vergussmasse (12) die gesamte Führungsfläche inklusive der Oberfläche der Permanentmagnete (13) überdeckt und • die Vergussmasse (12) die Eigenschaften eines Gleitbelages (12) besitzt.
Lagerelement (4) oder (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass • der Biegestab (14) unter Berücksichtigung geringer Durchbiegung dicht an der Führungsfläche mit dem Lagergrundkörper (6) verbunden ist und • bei kleinen Direktantrieben über eine Länge von etwa 4mm einen Durchmesser von etwa 1mm besitzt.
Lagerelement (4) oder (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass • der Biegestab (14) mindestens an einem Ende ein Rechtsgewinde aufweist, • am anderen Ende des Biegestabes (14) ein Linksgewinde angeordnet ist und • eine Verdrehmöglichkeit am Biegestab (14) besteht, die ein Verstellen des Lagergrundkörpers (6) quer zur Führungsfläche gestattet.
Lagerelement (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass • der Lagergrundkörper (6) aus magnetisch leitfähigem Material besteht, • mindestens 2 Permanentmagnete (13) in Bewegungsrichtung paarweise in unterschiedlicher Polung auf dem Lagergrundkörper (6) haften oder befestigt sind und in Bewegungsrichtung gleiche Polung aufweisen, • im nötigen Abstand von einander liegen, • die Permanentmagnete (13) mit Vergussmasse (12) mindestens an den Seitenflächen gehalten und umschlossen werden und • die Führungsfläche des Lagergrundkörpers (6) eben gefertigt ist.
Lagerelement (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass • der Lagergrundkörper (6) aus magnetisch leitendem Material besteht, • in den Lagergrundkörper (6) mindestens eine Tasche, die nach 1 oder 2 Seiten offen sein kann, eingearbeitet ist, • in der Tasche mindestens ein Permanentmagnet (13) oder in einer Tasche die Permanentmagnete paarweise in unterschiedlicher Polung angeordnet sind, in Bewegungsrichtung gleiche Polung aufweisend, • die Permanentmagnete (13) in der Höhe etwa bündig in der Tasche liegen, • im nötigen Abstand von einander und vom Taschenrand oder vom Rand des Lagergrundkörpers (6) gehalten werden, • die Permanentmagnete (13) am Boden der Tasche haften, • die Permanentmagnete (13) mit Vergussmasse (12) mindestens an einer Seitenfläche gehalten werden und • die Führungsfläche eben gefertigt ist.
Lagerelement (4) oder (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kante längs der Bewegungsrichtung im Lagergehäuse (7) eine Abrundung aufweist.
Lagerelement (4) oder (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24, ohne Abdeckfunktion dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (7) als biegesteifes Verbindungsstück zwischen den Gelenken (8) und dem Aktivteil (3) ausgeführt ist.
Lagerelement (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 25 dadurch gekennzeichnet, dass • der Permanentmagnet (13) so magnetisiert ist, dass in der Führungsfläche Nord- und Südpole austreten und • dieser Permanentmagnet (13) auf einem Lagergrundkörper (6) befestigt ist, der den Magnetfluss nicht leitet.
Lagerelement (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 26 dadurch gekennzeichnet, dass • jeweils 2 Permanentmagnete (13) mit einem Leitstück, das aus magnetisch leitfähigen Material besteht, verbunden sind, so dass in der Führungsfläche Nord- und Südpole austreten und • diese Permanentmagnete (13) mit Leitstück in einer Tasche auf dem Lagergrundkörper (6), der den Magnetfluss nicht leitet, befestigt sind.