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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.
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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 Schlitten 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 unerwünschter Einfluss auf die Vorspannkraft zwischen Schlitten und Basiselement auftreten.
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In der
US 5 357 158 A ist eine Gleichstrom-Linearmotoreinheit beschrieben, die eine Laufschiene und einen darauf linear beweglich geführten Läufer aufweist. Auf einem Spulenjoch sind in Laufrichtung hintereinander mehrere Spulen angeordnet, die mit einem am Läufer angeordneten Feldmagneten zusammenwirken. Bei Erregung der Spulen entsteht Wärme, die über das Spulenjoch abgeleitet wird. Das Spulenjoch ist jedoch in direktem Kontakt mit den Laufschienen der Führungsschiene, wodurch die abgeführte Wärme eine Wärmeausdehnung des Laufschienen-Materials zur Folge hat, so dass eine exakte und verschleißunanfällige Führung des Läufers erschwert ist.
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Die
WO 2006/013 156 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Anbinden eines Linearmotorläufers an eine Linearführung. Dabei sitzt der Linearmotorläufer an der Unterseite eines mobilen Montageteils in Form einer Trägerplatte, die im Bereich ihrer Ecken über Ausgleichselemente mit vier Führungswagen verbunden ist, die ihrerseits mit parallelen Schienen einer Linearführung in Eingriff stehen. Durch die gelenkige Anbindung der Trägerplatte an die Führungswagen können Seitenkräfte und Momente, die quer zur Bewegungsrichtung auf die Trägerplatte wirken, ausgeglichen werden.
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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.
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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.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lineardirektantrieb mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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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 Führungselemente ausgeübte Vorspannkraft in dem Betriebstemperaturbereich der Antriebsspulenanordnung zumindest im Wesentlichen konstant ist.
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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 nachlassender Vorspannung durch die Wärmeausdehnung immer noch ein einwandfreies Funktionieren der Führung zu gewährleisten.
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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.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen den beiden Schlittenabschnitten quer zur Hauptachse ein Kompensationsraum ausgebildet, in dem die Kompensationsstabanordnung zumindest teilweise angeordnet ist.
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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.
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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.
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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.
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Zweckmäßigerweise sind die ersten Kompensationsstäbe beidenends fest eingespannt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 gewährleistet, dass die Längenänderungen der Kompensationsstäbe nicht behindert werden, in dem der sich ebenfalls bei Erwärmung ausdehnende Mittelabschnitt die Ausdehnung der beiden angrenzenden Schlittenabschnitte beeinflusst.
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In besonders bevorzugter Weise trägt der Mittelabschnitt die Antriebsspulenanordnung. Insbesondere ist an seiner Unterseite eine Befestigungsschnittstelle für die Befestigung der Antriebspulenanordnung ausgebildet.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind Gleitführungsmittel zur reibungsarmen Führung der Kompensationsstäbe in den zugeordneten Schlittenabschnitten und im Mittelabschnitt vorgesehen.
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Zweckmäßigerweise weisen die Gleitführungsmittel in den Lageraufnahmen und Durchgangsöffnungen angeordnete Gleitbuchsen auf.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lineardirektantriebs,
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2 eine perspektivische Ansicht des Lineardirektantriebs von 1 ohne Basiselement,
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3 eine perspektivische Darstellung des Lineardirektantriebs von 2, ohne einen der beiden Schlittenabschnitte,
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4 eine perspektivische Darstellung des Lineardirektantriebs von 2, ohne eine der beiden Schlittenabschnitte und den Mittelabschnitt,
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5 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lineardirektantriebs ohne Basiselement und Mittelabschnitt und
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6 eine perspektivische Darstellung von unten des Lineardirektantriebs von 5.
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Die 1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lineardirektantriebs 11. Der Lineardirektantrieb 11 umfasst ein geradlinig 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Vorspannkraft 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 übertragen 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.
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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.
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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 Basiselements 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.
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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 Kopplungsmitteln 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.
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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.
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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.
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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.
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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.