DE102009018866A1 - Linear drive arrangement, has yoke with two U-shaped yoke parts directed to each other, and another yoke part provided between yoke parts, where yoke and carriage with guidance are provided on support plate in direction of motion of coil - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Linearantriebsanordnung mit feststehendem Magnetkreis und stromdurchflossener, bewegter Spule, welche mit einem in einer Führung gelagerten Schlitten zur Aufnahme eines zu positionierenden Elements in Verbindung steht, wobei der Magnetkreis ein mehrteiliges Joch sowie Permanentmagneten aufweist und die Spule einen Teil des Joches umgreift, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a linear drive arrangement with fixed Magnetic circuit and current-carrying, moving coil, which with a carriage mounted in a guide for receiving an element to be positioned is in communication, wherein the Magnetic circuit having a multi-part yoke and permanent magnets and the coil surrounds a part of the yoke, according to the preamble of Patent claim 1.
Aus
der
Aus
der
Aus
der
Zum
Stand der Technik sei noch auf die
Bei Linearantrieben nach dem bekannten Tauchspulenantrieb wird das physikalische Prinzip der Lorentzkraft genutzt. Üblicherweise weisen derartige Linearantriebe rechteckförmige Spulen auf, die um einen quaderförmigen Eisenkern gewickelt innerhalb von zwei quaderförmigen Hochleistungsmagneten angeordnet sind. Diese Hochleistungsmagneten befinden sich üblicherweise an äußeren Eisen-Jochteilen. Innerer Kern sowie das äußere Eisenteil bilden das Joch für den so ausgestalteten Linearmotor.at Linear drives according to the known plunger drive is the physical Principle of the Lorentz force used. Usually wise Such linear drives on rectangular coils, the order a cuboid iron core wrapped within two cuboid high-performance magnets are arranged. These high-performance magnets are usually located on outer iron yoke parts. Inner core as well the outer iron part form the yoke for the thus designed linear motor.
Das Magnetfeld der eingesetzten Hochleistungs-Permanentmagneten ist radial auf das Spulenpaket bzw. die Spulenanordnung gerichtet, wobei bei Stromzuführung die axial gerichtete Lorentzkraft auf die Spule wirkt. Die Spule wird dann aus dem magnetische Wirkraum der am Joch gestellfest angebrachten Magneten bewegt. Eine Bewegungsumkehr kann durch Bestromungsumpolung erreicht werden. Spulenstrom und die geradlinig wirkende Kraft des Antriebs verhalten sich proportional zueinander, so dass die Stärke der Antriebskraft üblicherweise sehr feinfühlig über den Betriebsstrom der Spule geregelt werden kann. Für das Erreichen einer entsprechenden Feinpositionierung werden inkrementelle Wegmesssysteme eingesetzt, die üblicherweise mit der Regelung des Linearmotors in Verbindung stehen.The Magnetic field of the high-performance permanent magnets used is directed radially to the coil package or the coil assembly, wherein with power supply, the axially directed Lorentz force on the Coil works. The coil is then removed from the magnetic space of the moved magnet fixed to the frame fixed to the frame. A reversal of movement can be achieved by energization reversal. Coil current and the linear force of the drive behaves proportionally to each other, so that the strength of the driving force usually very sensitive about the operating current of the coil can be regulated. For achieving a corresponding fine positioning Incremental path measuring systems are used, which are usually associated with the regulation of the linear motor.
Ausgehend vom oben geschilderten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine weiterentwickelte Linearantriebsanordnung mit feststehendem Magnetkreis und stromdurchflossener, bewegter Spule anzugeben, welche nur einen geringen Bauraum einnimmt und die genügend Raumvolumen für die Aufnahme zu bewegender Elemente, z. B. eines Spiegels einer Interferometereinheit zur Verfügung stellt. Weiterhin soll die zu schaffende Linearantriebsanordnung sehr einfach montierbar und mit geringen Kosten herstellbar sein.outgoing from the above-described prior art, the object of Invention therein, an advanced linear actuator assembly with fixed magnetic circuit and current-carrying, moving Specify coil, which occupies only a small space and the enough room volume for the recording to be moved Elements, e.g. B. a mirror of an interferometer available provides. Furthermore, the to be created linear drive assembly be very easy to install and be produced at low cost.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The Solution of the object of the invention is achieved by the feature combination according to claim 1, wherein the dependent claims at least expedient Represent refinements and developments.
Es wird demnach von einer Linearantriebsanordnung mit feststehendem Magnetkreis und stromdurchflossener, bewegter Spule ausgegangen, welche mit einem in einer Führung gelagerten Schlitten zur Aufnahme eines zu positionierenden Elements in Verbindung steht. Der Magnetkreis weist ein mehrteiliges Joch sowie Permanentmagneten auf, wobei die Spule einen Teil des Joches, der quasi den Spulenkern bildet, umgreift.It is therefore assumed that a linear drive assembly with fixed magnetic circuit and current-carrying, moving coil, wel surface is in communication with a carriage mounted in a guide for receiving an element to be positioned. The magnetic circuit has a multi-part yoke and permanent magnets, wherein the coil surrounds a part of the yoke, which virtually forms the coil core.
Erfindungsgemäß ist das Joch in der Ebene der Bewegungsrichtung der Spule geteilt ausgeführt. Das Joch weist zunächst zwei U-förmige, zueinander weisende erste Jochteile sowie ein drittes, zwischen den ersten Jochteilen befindliches weiteres Jochteil auf, wobei das dritte Jochteil die Spule aufnimmt.According to the invention the yoke is divided in the plane of the direction of movement of the coil. The Yoke initially has two U-shaped, facing each other first yoke parts and a third, between the first yoke parts located on another yoke part, wherein the third yoke part the Coil absorbs.
Der Schlitten steht über ein Koppelteil mit der Spule in Wirkverbindung und es ist die Schlittenführung als doppelte Schienenkugel-Wälzführung ausgebildet.Of the Carriage is connected via a coupling part with the coil in operative connection and it is the carriage guide as a double rail ball rolling guide educated.
Joch und Schlitten mit Führung sind auf einer Gestellplatte in Bewegungsrichtung der Spule nebeneinander liegend angeordnet.yoke and sledges with guide are on a rack plate arranged side by side in the direction of movement of the coil.
Ausgestaltend ist auf der Oberseite des der Gestellplatte gegenüberliegenden U-förmigen Jochteils ein elektrischer Verdrahtungsträger, z. B. eine Leiterplatte, angeordnet, welcher bzw. welche in Richtung des Schlittens mindestens teilweise bezogen auf die Jochabmessungen übersteht, um ein flexibles, in offener Schleife verlegtes Flachbandkabelende aufzunehmen. Das weitere Ende des Flachbandkabels steht dann mit der Spule in elektrischer Verbindung, um die notwendige Bestromung durchzuführen.Ausgestaltend is on the top of the rack plate opposite U-shaped yoke part an electrical wiring carrier, z. As a circuit board, arranged, which or which in the direction the carriage survives at least partially relative to the yoke dimensions, a flexible, laid in open loop ribbon cable end take. The other end of the ribbon cable is then with the coil in electrical connection to the necessary energization perform.
Die Jochteile stehen kraftschlüssig miteinander in Verbindung, wobei zur Abstandseinstellung zwischen den U-Schenkeln der ersten Jochteile und der Oberfläche des dritten Jochteils Zwischenlagen, z. B. in Form von Folienstreifen, anordenbar sind.The Yoke parts are positively connected with each other, wherein the distance setting between the U-legs of the first Yoke parts and the surface of the third yoke part liners, z. B. in the form of film strips, can be arranged.
Das mittige, dritte Jochteil weist über seine Länge einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf, der der lichten offenen Querschnittsfläche der Spule angepasst ist.The central, third yoke part points over its length a rectangular or square cross section, the clear open cross-sectional area of the coil is adjusted.
Das Koppelteil ist weiterhin ausgestaltend mit einer Führungsplatte verbunden. Die Führungsplatte wiederum ist am Schlitten fixiert.The Coupling is still ausgestaltend with a guide plate connected. The guide plate is on the slide fixed.
Die Führungsplatte kann an einer ihrer in Bewegungsrichtung verlaufenden Flächenseiten einen inkrementalen Maßstab für ein elektronisches Wegmesssystem aufweisen, das mit einem an der Gestellplatte befindlichen Sensor zusammenwirkt.The Guide plate can be at one of its in the direction of movement extending surface sides an incremental scale for an electronic path measuring system, with a sensor located on the frame plate cooperates.
Die erläuterten Jochteile bilden eine Sandwich-Anordnung im Ergebnis ihres montierten Zustands.The illustrated yoke parts form a sandwich arrangement in Result of their assembled state.
Die ersten U-förmigen Jochteile können an ihren Jochenden Fortsätze oder Auskragungen mit Ausnehmungen oder Bohrungen zum kraftschlüssigen Verbinden, insbesondere Verschrauben aufweisen.The first U-shaped yoke parts can be at their yoke ends Projections or projections with recesses or holes for non-positive connection, in particular screwing exhibit.
Die Ebene der doppelten Schienenführung verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Anordnung der gestapelten Jochteile. In den hierdurch aufgespannten Schenkeln, d. h. einem ersten Schenkel aus der Jochteil-Sandwich-Anordnung und einem zweiten Schenkel aus Schlittenführung und Führungsplatte ergibt sich ein freies Raumvolumen, das zur Aufnahme der zu bewegenden Elemente, z. B. eines Spiegels oder eines Prismas einer Interferometeranordnung genutzt werden kann.The Level of the double rail guide runs in Substantially perpendicular to the plane of the arrangement of the stacked yoke parts. In the thighs spread thereby, d. H. a first leg from the yoke part sandwich arrangement and a second leg Slide guide and guide plate results a free space volume, which is used to hold the elements to be moved, z. B. a mirror or a prism of an interferometer can be used.
An der Innenseite der Verbindungsschenkel der ersten U-förmigen Jochteile sind die jeweiligen Permanentmagneten fixiert, wobei dieses Fixieren bevorzugt stoffschlüssig, d. h. durch Kleben erfolgt.At the inside of the connecting leg of the first U-shaped Yoke parts are the respective permanent magnets fixed, this Fixing preferably cohesively, d. H. done by gluing.
Im Vergleich zum Stand der Technik ist bei der vorgestellten erfindungsgemäßen Lösung die Spule direkt mit einer einzigen Führung, insbesondere einer Wälzführung verbunden. Das Joch selbst ist dreiteilig mit waagerechten Fügenebenen versehen, so dass eine einfache Fertigung und leichtere Montage möglich ist.in the Comparison with the prior art is in the presented inventive Solve the coil directly with a single guide, in particular connected to a rolling guide. The Yoke itself is in three parts with horizontal joining levels provided, allowing easy production and easier installation is possible.
Zur Bestromung der Spule ist ein flexibles Bandkabel vorhanden, das zwangsgeführt mit einer Steckverbindung auf einem Verdrahtungsträger in Verbindung steht, wobei auf dem Verdrahtungsträger mindestens Teile der Stromversorgungs- und Reglerschaltungsanordnung aufgenommen sein können.to Energizing the coil is a flexible ribbon cable present forcibly guided with a plug connection on a wiring carrier is connected, wherein on the wiring support at least Portions of the power supply and regulator circuitry included could be.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to an embodiment and explained in more detail with the aid of a figure become.
Die Figur zeigt hierbei eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Linearantriebsanordnung, die Linearantriebsanordnung in Längsseitenansicht sowie eine ergänzende Ansicht der Antriebsanordnung von der Stirnseite aus betrachtet.The FIG. 1 shows a perspective view of the invention Linear drive assembly, the linear drive assembly in longitudinal side view and a supplementary view of the drive assembly of viewed from the front side.
Auf
einer Gestellplatte
Die
Jochteile umfassen zwei U-förmige, zueinander weisende
erste Jochteile
Zwischen
dem unteren U-Jochteil
Das
dritte Jochteil, d. h. der quaderförmige Jochkern
Hochleistungsmagneten
Auf
der Gestellplatte
Das
Profil
Es
bildet demnach das Profil
Der
Schlitten nimmt eine Führungsplatte
An
der Längsseite der Führungsplatte
Oberhalb
des oberen Jochteils
Dieser
Verdrahtungsträger
Das Bandkabel ist, wie in der Figur gezeigt, als offene U-förmige Schlaufe verlegt. Eine Behinderung der Bewegung des Schlittens einschließlich Spule findet durch das Bandkabel nicht statt.The Ribbon cable is, as shown in the figure, as an open U-shaped Loop laid. An obstruction to the movement of the slide including the coil does not take place by the ribbon cable.
Die
Jochteile
Wie
aus den Darstellungen ersichtlich, verläuft die Ebene der
doppelten Kugelwälzführung im Wesentlichen senkrecht
zur Anordnung der gestapelten Jochteile
In
den Darstellungen gemäß den Figuren umfasst der
Linearantrieb demnach eine rechteckige Spule
Das
Magnetfeld der Hochleistungsmagneten
Die
Genauigkeit der Feinpositionierung hängt von der Qualität
des eingesetzten inkrementalen Wegmesssystems mit dem Maßstab
Dadurch,
dass an der Führungsplatte
- 11
- unteres U-förmiges Jochteillower U-shaped yoke part
- 22
- oberes U-förmiges Jochteilupper U-shaped yoke part
- 33
- quaderförmiger Jochkern/drittes Jochteilcuboid Yoke core / third yoke part
- 44
- Gestellplatteframe plate
- 55
- SpuleKitchen sink
- 66
- Koppelteilcoupling part
- 77
- Führungsplatteguide plate
- 8a und 8b8a and 8b
- U-förmige Schienen zur Ausbildung der KugelwälzführungU-shaped Rails for the formation of the ball roller guide
- 99
- Abstandsstückspacer
- 1010
- HochleistungsmagnetHigh-performance magnet
- 1111
- Sensorsensor
- 1212
- inkrementaler Maßstabincremental scale
- 1313
- VerdrahtungsträgeranordnungWiring support assembly
- 1414
- Stromversorgungs-BandkabelPower cable
- 1515
- Fortsatzextension
- 1616
- Ausnehmungrecess
- 1717
- Volumen/freier BauraumVolume / free space
- 1818
- Verbindungselement/SchraubeConnecting member / screw
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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