-
Die
Erfindung betrifft einen Lineardirektantrieb, mit einem sich längs
einer, in einer Verfahrrichtung ausgerichteten Hauptachse erstreckenden
Basiselement, dass wenigstens zwei in Hauptachsrichtung verlaufende
Führungsschienen und eine Permanentmagnetanordnung aufweist,
und mit einem Schlitten, der eine Antriebsspulenanordnung besitzt und
mittels wenigstens zweier, jeweils einer der Führungsschienen
zugeordneten Führungseinheiten in Hauptachsrichtung linear
beweglich am Basiselement gelagert ist, wobei zwischen den Führungseinheiten
und den jeweils zugeordneten Führungsschienen jeweils wenigstens
ein, eine reibungsarme Bewegung des Schlittens ermöglichendes
Führungselement angeordnet ist, das mit einer vom Schlitten
auf das Basiselement aufgeübten Vorspannkraft beaufschlagt
ist.
-
Derartige
Lineardirektantriebe werden beispielsweise in der Automatisierungstechnik
eingesetzt, insbesondere um Werkzeuge oder Werkstücke linear
mit hoher Bewegungsdynamik und hoher Positionierungsgenauigkeit
zu bewegen. Dabei wird der Schlit ten aufgrund der Wechselwirkung
dynamischer Magnetfelder, die von der Antriebsspulenanordnung bei
Beaufschlagung mit elektrischer Energie erzeugt werden, mit statischen
Magnetfeldern von Permanentmagneten, die dem Basiselement zugeordnet sind,
linear in Hauptachsrichtung bewegt. Um eine reibungsarme Linearbeweglichkeit
des Schlittens gegenüber dem Basiselement. zu gewährleisten,
sind zwischen den Führungseinheiten und den jeweils zugeordneten
Führungsschienen des Schlittens Führungselemente,
beispielsweise Gleitkörper oder Wälzkörper,
angeordnet. Der Schlitten, die Führungseinheiten und das
Basiselement mit den Führungsschienen sind derart aufeinander
abgestimmt, dass die Führungseinheiten mit einer vom Schlitten auf
das Basiselement ausgeübten Vorspannkraft beaufschlagt
sind. Bei zu geringer Vorspannkraft tritt eine zu lose Führung
des Schlittens auf, bei zu hoher Vorspannkraft kann sich der Schlitten
am Basiselement verklemmen und rasch verschleißen, was
zu einer geringen Lebenserwartung des Lineardirektantriebs führt.
Die Einhaltung der Vorspannkraft wird dadurch erschwert, dass sich
die Antriebsspulenanordnung während des Betriebs des Lineardirektantriebs
erwärmt und diese Erwärmung zu einer Erwärmung
und Ausdehnung des Schlittens führt. Da üblicherweise
auf Grund der direkten Kopplung der Antriebsspulenanordnung mit
dem Schlitten die Erwärmung des Schlittens erheblich größer
als die Erwärmung des Basiselements ist, kann durch die
Ausdehnung des Schlittens ein uner wünschter Einfluss auf die
Vorspannkraft zwischen Schlitten und Basiselement auftreten.
-
Aus
der
DE 103 09 880
A1 ist ein Linearmotor bekannt, bei dem ein Spulenteil
zur Bereitstellung von Magnetkräften längs einer
Magnetbahn verschiebbar ausgebildet ist. Das Spulenteil ist an einer Trägerplatte
aufgenommen, die ihrerseits schiebebeweglich an seitlich an der
Magnetbahn angebrachten Führungsschienen geführt
ist. Die Trägerplatte, ist mehrschichtig aufgebaut, wobei
eine dem Spulenteil abgewandte Oberseite der Trägerplatte
aus einer Schicht mit hoher Wärmedehnung und einer dem Spulenteil
zugewandte Unterseite der Trägerplatte aus einer Schicht
mit geringer Wärmedehnung hergestellt ist. Die Magnetbahn
ist mit einer Vielzahl von Permanentmagneten ausgestattet, die mit
dem Spulenteil in magnetische Wechselwirkung treten können,
um bei entsprechender Bestromung und daraus resultierender Magnetisierung
des Spulenteils die gewünschte Linearbewegung des Spulenteils
gegenüber der Magnetbahn zu ermöglichen. Die bei
der magnetischen Wechselwirkung zwischen Spulenteil und Magnetbahn
auftretenden Kräfte können eine erhebliche Durchbiegung
der Trägerplatte bewirken. Diese Durchbiegung soll durch
die inneren Spannungen in der Trägerplatte, die durch die
unterschiedlichen Wärmedehnungen der Oberseite und der
Unterseite der Trägerplatte hervorgerufen werden, bei Betriebstemperatur
des Linearmotors zumindest teilweise kompensiert werden.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Lineardirektantrieb der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, bei der der Schlitten bei unterschiedlichen Temperaturen
leichtgängig und präzise entlang den zugeordneten
Führungsschienen geführt ist.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Lineardirektantrieb mit den Merkmalen des
unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
-
Der
erfindungsgemäße Lineardirektantrieb zeichnet
sich dadurch aus, dass der Schlitten einen ersten und einen zweiten
Schlittenabschnitt aufweist, die jeweils wenigstens einen der Führungseinheiten besitzen
und die über eine Kompensationsstabanordnung mit mehreren,
insbesondere gitterartig angeordneten Kompensationsstäben,
von denen wenigstens zwei voneinander verschiedene thermische Ausdehungskoeffizienten
aufweisen, derart miteinander verbunden sind, dass durch eine Kopplung
der Kompensationsstäbe untereinander, verbunden mit sich
gegenseitig ausgleichenden temperaturbedingten unterschiedlichen
Längenänderungen der Kompensationsstäbe
eine temperaturbedingte Gestaltänderung der Schlittenabschnitte
derart ausgleichbar ist, dass die vom Schlitten auf die Führungselemen te ausgeübte
Vorspannkraft in dem Betriebstemperaturbereich der Antriebsspulenanordnung
zumindest im Wesentlichen konstant ist.
-
Die
zwischen Schlitten und Basiselement herrschende Vorspannkraft ist
also im Betriebstemperaturbereich des Linearantriebs, der beispielsweise
in einem Temperaturbereich von 20°C bis 120°C angesiedelt
sein kann, zumindest im Wesentlichen konstant. Dadurch wird eine
exakte Positionierung der mit dem Lineardirektantrieb gekoppelten
Werkzeugträger oder Werkstückträger begünstigt,
was insbesondere bei der Verwendung des Lineardirektantriebs als
Antrieb für Handlingeinheiten aber auch für eine
Werkzeugmaschine oder ein Bearbeitungszentrum von großem
Interesse ist. Ohne eine Temperaturkompensation würde sich
der Schlitten bei Erregung der Antriebsspulenanordnung durch die
hieraus entstehende Wärme ausdehnen, was je nach Richtung
der Vorspannkraft zu einer unerwünschten Vergrößerung
oder Verkleinerung dieser Vorspannkraft führt. Ist die
Vorspannkraft in Richtung quer zur Hauptachse nach innen hin gerichtet,
kann die Wärmeausdehnung des Schlittens zu einem verfrühten Versagen
der Führung führen, da die Vorspannkraft dann
mit steigender Betriebstemperatur nachlässt. Um dies zu
vermeiden, müssen die Führungen mit sehr hoher
Vorspannkraft belegt werden um bei nachlassen der Vorspannung durch
die Wärmeausdehnung immer noch ein einwandfreies Funktionierender
Führung zu gewährleisten.
-
Ist
die Richtung der Vorspannung quer zur Hauptachse nach außen
hin orientiert, wirkt sich die Wärmeausdehnung gegenteilig
zu oben genanntem Fall aus. Durch die Wärmeausdehnung wird
die Führung noch mehr vorgespannt und wird durch erhöhte Last
nicht die gewünschte Lebensdauer erreichen.
-
Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen den beiden Schlittenabschnitten
quer zur Hauptachse ein Kompensationsraum ausgebildet, in dem die
Kompensationsstabanordnung zumindest teilweise angeordnet ist.
-
In
besonders bevorzugter Weise erstrecken sich die Kompensationsstäbe
quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Hauptachse. Dies
ist sinnvoll, da sich hauptsächlich die in Querrichtung zur
Hauptachse ausgerichtete temperaturbedingte Gestaltänderung
des Schlittens auf die Vorspannkraft auswirkt. Zweckmäßigerweise
liegen sämtliche Kompensationsstäbe in einer gemeinsamen
Ebene und können somit eine Art Kompensationsgitter bilden.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Kompensationsstäbe
in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
-
Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein erster der
Kompensationsstäbe fest am ersten Schlittenabschnitt gelagert
und mit seinem entgegengesetzten Ende in Richtung zweitem Schlittenabschnitt
ausgerichtet, wobei wenigstens ein erster der Kompensationsstäbe
fest am zweiten Schlittenabschnitt gelagert ist und mit seinem entgegengesetzten
Ende in Richtung erstem Schlittenabschnitt ausgerichtet ist, wobei
die Enden der ersten Kompensationsstäbe über Kopplungsmittel
jeweils mit wenigstens einem zweiten Kompensationsstab mit höherem
thermischen Ausdehnungskoeffizienten gekoppelt sind. An den beiden
Schlittenabschnitten sitzt also jeweils wenigstens ein erster Kompensationsstab, über
den die temperaturbedingte Gestaltänderung des jeweiligen
Schlittenabschnitts auf den wenigstens einen zweiten Kompensationsstab übertragen
wird, der einen größeren thermischen Ausdehnungkoeffizient
besitzt und die temperaturbedingte Längenänderung
der ersten Kompensationsstäbe durch eine bedingt durch
den höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten größere
Längenänderung, die der Längenänderung
der ersten Kompensationsstäbe entgegenwirkt, ausgleichen
kann.
-
Zweckmäßigerweise
weisen die Kopplungsmittel wenigstens zwei Stabträger auf,
wobei zwischen jeweils zwei Stabträgern wenigstens ein
zweiter Kompensationsstab fest eingespannt ist. Eine temperaturbedingte
Längenänderung des wenigstens einen zweiten Kompensationsstabes
kann also auf die Stabträger übertragen werden.
-
Zweckmäßigerweise
sind die ersten Kompensationsstäbe beidenends fest eingespannt.
-
Bei
einer Weiterbildung der Erfindung sind die Kompensationsstäbe
spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Hauptachse ausgerichteten
Querachse angeordnet. Dies ist zweckmäßig, da
die Kompensation der temperaturbedingten Gestaltänderung des
Schlittens dann gleichmäßig über die
Schlittenlänge verläuft. Abweichend von der spiegelsymmetrischen
Anordnung sind jedoch auch symmetrisch andersartige Anordnungen
der Kompensationsstäbe denkbar.
-
Es
ist möglich, dass am ersten Schlittenabschnitt ein einzelner
erster Kompensationsstab fest gelagert ist und mit seinem anderen
Ende mit einem der Stabträger verbunden ist, wobei an Letzterem
die Enden zweier zweiten Kompensationsstäbe fest gelagert
sind, deren entgegengesetzten Enden jeweils an verschiedenen Stabträgern
fest gelagert sind, wobei an den weiteren Stabträgern jeweils
ein Ende eines ersten Kompensationsstabes fest gelagert ist, der
andernends jeweils am zweiten Schlittenabschnitt fest gelagert ist.
-
In
besonders bevorzugter Weise weisen die beiden Schlittenabschnitte
jeweils wenigstens eine Lageraufnahme auf, in der die freien Ende
der ersten Kompensationsstäbe und die Kopplungsmittel für
die Ankopplung an den wenigstens einen zweiten Kompensationsstab
beweglich aufgenommen sind. Prinzipiell wäre es jedoch
auch denkbar, dass die Kopplungsmittel, also beispielsweise die
Stabträger im Kompensationsraum, also im Bereich zwischen
den beiden Schlittenabschnitten angeordnet sind.
-
Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen den beiden Schlittenabschnitten
ein separater, insbesondere plattenartiger Mittelabschnitt vorgesehen,
der Durchführöffnungen aufweist, durch die die Kompensationsstäbe
hindurchgeführt sind. Der plattenartige Mittelabschnitt
kann auch als dritter Schlittenabschnitt bezeichnet werden. Dieser
Schlittenabschnitt kann mehrere Aufgaben erfüllen. Er kann
beispielsweise die Kompensationsstäbe schützen
und auch dafür sorgen, dass die Verbindung der beiden Schlittenabschnitte
stabilisiert wird.
-
Besonders
bevorzugt ist zwischen dem Mittelabschnitt und dem ersten Schlittenabschnitt
und zwischen dem Mittelabschnitt und dem zweiten Schlittenabschnitt
jeweils ein in Hauptachsrichtung verlaufender Spalt ausgebildet.
Dadurch wird gewähr leistet, dass die Längenänderungen
der Kompensationsstäbe nicht behindert werden, in dem der sich
ebenfalls bei Erwärmung ausdehnende Mittelabschnitt die
Ausdehnung der beiden angrenzenden Schlittenabschnitte beeinflusst.
-
In
besonders bevorzugter Weise trägt der Mittelabschnitt die
Antriebsspulenanordnung. Insbesondere ist an seiner Unterseite eine
Befestigungsschnittstelle für die Befestigung der Antriebspulenanordnung
ausgebildet.
-
Bei
einer Weiterbildung der Erfindung sind Gleitführungsmit
tel zur reibungsarmen Führung der Kompensationsstäbe
in den zugeordneten Schlittenabschnitten und im Mittelabschnitt
vorgesehen.
-
Zweckmäßigerweise
weisen die Gleitführungsmittel in den Lageraufnahmen und
Durchgangsöffnungen angeordnete Gleitbuchsen auf.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
-
1 einen
Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Lineardirektantriebs,
-
2 eine
perspektivische Ansicht des Lineardirektantriebs von 1 ohne
Basiselement,
-
3 eine
perspektivische Darstellung des Lineardirektantriebs von 2,
ohne einen der beiden Schlittenabschnitte,
-
4 eine
perspektivische Darstellung des Lineardirektantriebs von 2,
ohne eine der beiden Schlittenabschnitte und den Mittelabschnitt,
-
5 eine
perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Lineardirektantriebs ohne
Basiselement und Mittelabschnitt und
-
6 eine
perspektivische Darstellung von unten des Lineardirektantriebs von 5.
-
Die 1 bis 4 zeigen
ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Lineardirektantriebs 11. Der Lineardirektantrieb 11 umfasst eingeradlinig
langerstrecktes Basiselement 12, das sich längs
einer, in einer Verfahrrichtung ausgerichteten Hauptachse 13 erstreckt.
Im vorliegenden Fall wird das Basiselement 12 beispielhaft
in feststehender Form beschrieben, so dass es auch als Stator bezeichnet
werden könnte.
-
Das
vorzugsweise als Strangpressteil aus Aluminium hergestellte Basiselement 12 weist
wenigstens zwei, insbesondere genau zwei Führungsschienen 14a, 14b auf,
die sich gemäß erstem Ausführungsbeispiel
entlang einer Oberseite 15 des Basiselements 12 erstrecken.
Die zum Basiselement 12 gehörenden Führungsschienen 14a, 14b sind
zweckmäßigerweise als vom Basiselement 12 separate Bauteile
ausgebildet und dort in jeweils einer in Hauptachsrichtung verlaufenden
Längsnut befestigt. Es ist jedoch auch möglich,
dass die Führungsschienen 14a, 14b einstückig
am Basiselement 12 ausgebildet sind.
-
Die
Führungsschienen 14a, 14b bestehen zweckmäßigerweise
aus Stahl. An der Oberseite 15 des Basiselements 12 ist
ferner noch eine weitere, breite Längsnut 16 ausgebildet,
in der im Wesentlichen kubisch ausgebildete Permanentmagnete 17 aufgereiht
und festgelegt sind. An der Unterseite 18 des Basiselements 12 sind
nicht näher bezeichnete T-Nuten angebracht, die zur Festlegung
des Basiselements 12 an einem nicht dargestellten Maschinenbett,
beispielsweise Handlingeinheit, dienen.
-
Der
Lineardirektantrieb 11 besitzt ferner einen linearbeweglich
auf dem Basiselement 12 angeordneten Schlitten 19,
der wenigstens zwei, gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen
vier Führungseinheiten 20a, 20b aufweist.
Dabei sind jeweils zwei Führungseinheiten 20a, 20b einer
Führungsschiene 14a, 14b zugeordnet.
Die Führungseinheiten 20a, 20b sind hier
beispielhaft jeweils mit U-förmigem Querschnitt dargestellt
(1), wobei die Führungsschenkel der Führungseinheiten 20a, 20b jeweils
die zugeordnete Führungsschiene 14a, 14b umgreifen und
in Anlage mit der zugeordneten Schienenlängsseite der Führungsschiene 14a, 14b sind.
Wie beispielhaft in 1 dargestellt, besitzen die
Führungsschienen 14a, 14b jeweils eine
Hinterschneidung unterhalb des im Vergleich zum Rest der Führungsschiene 14a, 14b durchmessergrößeren
Schienenkopfabschnitts. Hinter diese Hinterschneidung greifen an
den jeweiligen Führungsschenkeln ausgebildete Vorsprünge
ein, so dass eine Relativbewegung der Führungseinheiten 20a, 20b gegenüber
den Führungsschienen 14a, 14b in einer
Richtung senkrecht zur Hauptachsrichtung und in 1 in
Vertikalrichtung verlaufend, verhindert ist.
-
Die
beiden Führungseinheiten 20a, 20b sind jeweils
Bestandteile eines ersten bzw. zweiten Schlittenabschnitts 21a, 21b.
Zu den beiden Schlittenabschnitten 21a, 21b gehören
ferner jeweils noch ein plattenartig ausgestalteter Trägerabschnitt 22a, 22b, der über
geeignete Befestigungsmittel an der Oberseite der Führungseinheiten 20a, 20b befestigt
ist. Die Trägerabschnitte 22a, 22b könnten
auch als Endplatten bezeichnet werden. Wie insbesondere in 5 betreffend
das zweite Ausführungsbeispiel dargestellt, befinden sich
an der Oberseite der Trägerabschnitte Befestigungsschnittstellen 23 zur
Befestigung von Funktionsbauteilen über die dann die Linearbewegung
des Schlittens 19 abgegriffen werden kann.
-
Zwischen
den Führungseinheiten und den jeweils zugeordneten Führungsschienen
sind gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen
mehrere, eine reibungsarme Bewegung des Schlittens 19 ermöglichende
Führungselemente (nicht dargestellt) vorgesehen. Gemäß den
beschriebenen Ausführungsbeispielen befinden sich die Führungselemente also
zwischen den paarweise einander zugeordneten Führungsflanken
und Schienenlängsseiten der Führungseinheiten 20a, 20b bzw. 14a, 14b.
Die Führungselemente können eine Kugelumlaufführung
bilden oder auch als Lagerwalzen ausgestaltet sein. Auch ist es
denkbar, als Führungselemente Gleitkörper vorzusehen.
-
Um
eine präzise Linearbewegung des Schlittens 19 zu
ermöglichen, sind die Führungselemente mit einer
vom Schlitten 19 auf das Basiselement 12 ausgeübten
Vorspannkraft beaufschlagt. Gemäß erstem Ausführungsbeispiel
wird die Vorspann kraft also über die Führungseinheiten 20a, 20b eingeleitet,
die die Führungselemente an die zugeordneten Führungsschienen 14a, 14b drücken.
Der Schlitten 19 besitzt ferner eine Antriebsspulenanordnung 24,
die bei Bestromung ein dynamisches Magnetfeld erzeugt, das mit dem
von den Permanentmagneten 17 erzeugten statischen Magnetfeld
in Wechselwirkung steht und dadurch eine Linearbewegung des Schlittens 19 initiiert.
Durch die Bestromung der Antriebsspulenanordnung 24 entsteht
nicht unerhebliche Wärme, die auf das Schlittenmaterial über
tragen wird, das sich aufgrund der Erwärmung ausdehnt. Wie
beispielhaft anhand des ersten Ausführungsbeispieles erläutert,
würde sich ein einteiliger Schlitten 19 in Folge
der Wärmeauswirkung also sowohl in Hauptachsrichtung als
auch in einer Richtung quer zur Hauptachsrichtung ausdehnen. Problematisch
ist die Ausdehnung quer zur Hauptachsrichtung, da diese sich auf
die Führung des Schlittens 19 auswirkt. Im vorliegend
beispielhaften Fall würden sich die einander paarweise
zugeordneten inneren Führungsschenkel der Führungseinheiten 20a, 20b und
inneren Schienenlängsseiten mit erhöhter Vorspannkraft aneinander
pressen während die äußeren Paare aus äußeren
Führungsschenkeln und äußeren Schienenlängsseiten
mit geringerer Vorspannkraft aneinander liegen würden.
Insgesamt würde dies also zu einer ungleichmäßigen
Verteilung der Vorspannkraft führen, wodurch es zu Verspannungen
kommt, die den Gleichlauf des Schlittens behindert und zu einem
erhöhten Verschleiß an den Schieneninnenseiten
führen würde.
-
Um
dem Problem der temperaturbedingten Gestaltänderung des
Schlittens 19 zu entgegnen, ist eine Kompensationsstabanordnung 25 vorgesehen, die
mehrere insbesondere gitterartig angeordnete Kompensationsstäbe 26, 27 aufweist,
von denen wenigstens zwei voneinander verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten
aufweisen, wobei die Kompensationsstäbe 26, 27 derart
miteinander verbunden sind, dass durch eine Kopplung der Kompensationsstäbe 26, 27 untereinander,
verbunden mit sich gegenseitig ausgleichenden temperaturbedingten
unterschiedlichen Längenänderungen der Kompensationsstäbe
eine temperaturbedingte Gestaltänderung der Schlittenabschnitte 21a, 21b derart
ausgeglichen werden kann, dass die vom Schlitten 19 auf
die Führungselemente ausgeübte Vorspannkraft in
einem Betriebstemperaturbereich des Lineardirektantriebs 11 zumindest
im Wesentlichen konstant ist.
-
Die
Kompensationsstabanordnung 25 ist zumindest teilweise in
einem zwischen den beiden Trägerabschnitten 22a, 22b bzw.
Endplatten quer zur Hauptachse 13 ausgebildeten Kompensationsraum 28 angeordnet.
Die Kompensationsstäbe 26, 27 sind im
Wesentlichen senkrecht zur Hauptachse 13 ausgerichtet und
liegen sämtlich in einer gemeinsamen Ebene oberhalb des
Basi selements 12. Wie bereits erwähnt, besitzen
wenigstens zwei der Kompensationsstäbe 26, 27 voneinander
verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten. Gemäß den
bevorzugten Ausführungsbeispielen sind zwei Arten von Kompensationsstäben 26, 27 vorgesehen,
nämlich erste Kompensationsstäbe 26 und
zweite Kompensationsstäbe 27 mit gegenüber
den ersten Kompensationsstäben 26 höherem
thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Es ist beispielsweise möglich, dass
die ersten Kompensationsstäbe, vorzugsweise wie die Führungseinheiten 14a, 14b und
die Trägerabschnitte 22a, 22b aus Stahl
bestehen, während die zweiten Kompensationsstäbe 27 aus
Messing oder Zink oder Aluminium bestehen. Es ist selbstverständlich
möglich, auch ganz andere Materialkombinationen einzusetzen.
Es ist lediglich zwingend, das die zweiten Kompensationsstäbe 27 einen
höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die ersten
Kompensationsstäbe 26 besitzen.
-
Wie
insbesondere in 4 dargestellt, ist am ersten
Trägerabschnitt 22a ein einzelner der ersten Kompensationsstäbe 26 einenends
ungefähr in der Mitte betreffend die Längserstreckung
des ersten Trägerabschnitts 22a fest gelagert
und erstreckt sich quer zur Hauptachse 13 in Richtung zum
zweiten Trägerabschnitt 22b. Das vom ersten Trägerabschnitt 22a abgewandte
Ende 29 dieses ersten Kompensationsstabes 26 ist
fest mit einem Stabträger 30 verbunden, der Bestandteil
von Kopp lungsmitteln zur Kopplung der ersten und zweiten Kompensationsstäbe 26, 27 ist.
Der Stabträger 30 ist in Form eines Querträgers
ausgestaltet, der sich im Wesentlichen parallel zur Hauptachsrichtung
erstreckt. Es sind weitere erste Kompensationsstäbe 26 vorgesehen,
wobei beispielhaft zwei dieser ersten Kompensationsstäbe 26 an
dem zweiten Trägerabschnitt 22b fest eingespannt
sind und sich in Richtung des ersten Trägerabschnitts 22a parallel
zu dem am ersten Trägerabschnitt 22a fest eingespannten
ersten Kompensationsstab 26 erstrecken. Die beiden am zweiten Trägerabschnitt 22b befestigten
ersten Kompensationsstäbe 26 liegen spiegelsymmetrisch
zu einer durch den mittleren ersten Kompensationsstab 26 gehenden
Querachse 31. Zweckmäßigerweise liegen
diese beiden ersten Kompensationsstäbe 26 im Bereich
der beiden in Hauptachsrichtung entgegengesetzten Trägerabschnittsenden
des zweiten Trägerabschnitts 22b. Die beiden äußeren
ersten Kompensationsstäbe 26 besitzen jeweils
ein Ende 29, das mit jeweils einem weiteren Stabträger 32, 33 fest
verbunden ist. Gemäß erstem Ausführungsbeispiel
sind also drei Stabträger 30, 32, 33 vorgesehen,
die zur Kopplung der insbesondere drei ersten Kompensationsstäbe 26 mit
den zweiten Kompensationsstäben 27 dienen.
-
Gemäß erstem
Ausführungsbeispiel sind zwei zweite Kompensationsstäbe 27 vorgesehen,
die jeweils einenends mit dem dem mittleren ersten Kompensationsstab 26 zugeordneten
Stabträger 30 fest verbunden sind und andernends
an jeweils einem der den beiden äußeren ersten
Kompensationsstäbe 26 zugeordneten Stabträger 32, 33 fest
gelagert sind. Die beiden zweiten Kompensationsstäbe sind
also zwischen jeweils zwei Stabträgern 30, 32 bzw. 30, 33 fest
eingespannt. Die beiden Schlittenabschnitte 21a, 21b sind über
die Kompensationsstabanordnung 25 miteinander verbunden.
Die Stabträger 30, 32, 33 sind
lose in Lageraufnahmen 34 (6) aufgenommen,
die sich im ersten und im zweiten Schlittenabschnitt 21a, 21b befinden.
-
Wie
insbesondere in den 1 und 3 dargestellt,
befindet sich zwischen dem ersten und zweiten Schlittenabschnitt 21a, 21b ein
Mittelabschnitt 35, der auch als dritter Schlittenabschnitt
bezeichnet werden könnte. Der Mittelabschnitt 35 ist plattenartig
ausgestaltet und besitzt mehrere Durchgangsöffnungen 36,
durch die hindurch die ersten und zweiten Kompensationsstäbe 26, 27 hindurchgeführt
sind. Um die Längenänderungen der Kompensationsstäbe 26, 27 in
Folge an den Wänden der Durchgangsöffnungen auftretender
Reibung nicht zu behindern, sind Gleitführungsmittel in
Form von Gleitbuchsen 37 vorgesehen. Diese Gleitbuchsen 37 können
auch in den Lageraufnahmen bzw. in den in die Lageraufnahmen 34 mündenden Öffnungen
des ersten und zweiten Schlittenabschnittes 21a, 21b integriert
sein. Zwischen dem dem Kompensationsraum 28 zugewandten
Längsseite des ersten Trägerabschnittes 22a und
dem plattenartigen Mittelabschnitt 35 ist ein Spalt 38 ausgebildet.
Ebenso befindet sich ein weiterer Spalt 38 zwischen der
dem Kompensationsraum 28 zugewandten Längsseite
des zweiten Trägerabschnitts 22b und dem Mittelabschnitt.
Dadurch wird erreicht, dass die temperaturbedingte Gestaltänderung,
insbesondere Wärmeausdehnung in Folge Erwärmung,
des Mittelabschnitts keinen Einfluss auf die Gestaltänderung
des ersten und zweiten Schlittenabschnitts 21a, 21b besitzt.
Wie insbesondere in 1 gezeigt, besitzt die Unterseite 39 des
Mittelabschnitts 35 eine Befestigungsschnittstelle zur
Befestigung der Antriebsspulenanordnung 24 bzw. einem die
Antriebsspulenanordnung aufnehmendem Gehäuse. Die Antriebsspulenanordnung
wird also durch den Mittelabschnitt 35 getragen.
-
Die 5 und 6 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Linearantriebs 11, das sich vom zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
durch die Anordnung der Führungsschienen 14a, 14b unterscheidet.
Dabei ist einer der Führungsschienen 14b gegenüber
der anderen Führungsschiene 14a um 90° gedreht
und der Trägerabschnitt 22b besitzt einen L-artigen
Querschnitt.
-
Bei
Bestromung erwärmt sich die Antriebsspulenanordnung. Diese
Wärme wird zunächst auf den Mittelabschnitt 35 übertragen, der
sich in Folge der beiderseitigen Spalte 38 ausdehnt. Die
Erwärmung wird ferner auch auf die beiden Schlittenabschnitte 21a, 21b übertragen
die sich zusammen mit den angekoppelten ersten Kompensationsstäben 26 ebenfalls
ausdehnen. Die beiden Längskanten der einander gegenüberliegenden
Trägerabschnitte 22a, 22b sowie die Enden 29 der
ersten Kompensationsstäbe 26 würden sich
also ohne Kompensation ein Stück weit aufeinander zu bewegen.
Dadurch würde die Breite des Kompensationsraums geringer.
Jedoch sind wie bereits vorstehend erwähnt die Enden 29 der
ersten Kompensationsstäbe 26 über die
Stabträger 30, 32, 33 an die
beiden zweiten Kompensationsstäbe 27 angekoppelt,
die sich in Folge der Wärmeeinwirkung stärker
ausdehnen als die ersten Kompensationsstäbe 26.
Das Material und die Länge der zweiten Kompensationsstäbe 27 ist
dabei derart auf das Material und die Länge der ersten
Kompensationsstäbe 26 abgestimmt, dass die Längenänderung der
zweiten Kompensationsstäbe die Längenänderung
des dem ersten Schlittenabschnitt 21a zugeordneten einzelnen
ersten Kompensationsstabs 26 und den beiden, dem zweiten
Schlittenabschnitt 21b zugeordneten ersten Kompensationsstäbe 26 ausgleicht.
Das heißt die Längenänderung der zweiten Kompensationsstäbe
bewirkt eine Kraft auf den ersten Schlittenabschnitt entgegen seiner
Wärmeausdehnung und eine Kraft auf den zweiten Schlittenabschnitt 21b ebenfalls
entgegen seiner Wärmeausdehnung, so dass insgesamt die
temperaturbedingte Wärmeausdehnung der beiden Schlittenabschnitte 21a, 21b ausgeglichen
wird. Die Breite des Kompensationsraums also der Abstand zwischen
den beiden Längskanten des ersten und zweiten Trägerabschnitts 22a, 22b bleibt
im Wesentlichen konstant. Dadurch bleibt auch die Vorspannkraft,
die auf die Führungsschienen 14a, 14b wirkt
zumindest im Wesentlichen konstant, so dass auch bei Erwärmung des
Schlittens eine präzise, hochgenaue und verschleißarme
Führung des Schlittens 19 an dem Basiselement 12 gewährleistet
ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-