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Die Erfindung betrifft einen Lineardirektantrieb mit einem Stator und einem relativbeweglich am Stator gelagerten Läufer, wobei der Läufer und/oder der Stator ein langgestrecktes metallisches Profilelement umfassen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines für einen Stator und/oder einen Läufer eines Lineardirektantriebs verwendbaren Profilelements.
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Aus der
DE 2 247 509 ist ein elektromagnetisch betriebener linearer Motor bekannt, dessen bewegliches Element dem Einfluss eines sich bewegenden Magnetfeldes unterliegt und der einen Stator aufweist, der einen massiven Stab aus magnetischem Metall und ein daran befestigtes Band aus einem magnetischen Werkstoff umfasst. Das Band weist Zähne auf, die durch Ausschneiden von rechteckigen Öffnungen aus dem Band erzeugt wurden. Der massive Stab weist eine hohe Stabilität auf, die jedoch mit einem hohen Eigengewicht einhergeht.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Lineardirektantrieb mit einem stabilen und gewichtsoptimiertem Profilelement sowie ein kostengünstiges Verfahren zum Herstellen eines derartigen Profilelements bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird für einen Lineardirektantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass das Profilelement wenigstens eine Außenwand aus einem ferromagnetischen Massivmaterial umfasst, die an einen ferromagnetischen Metallschaumkern angrenzt, wobei sich die Außenwand und der Metallschaumkern in Längsrichtung des Profilelements erstrecken.
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Dabei bilden das Massivmaterial der wenigstens einen Außenwand und der Metallschaumkern einen festen Verbund mit hoher Eigensteifigkeit und geringem Gewicht. Der Metallschaumkern kann durch unterschiedliche Aufschäumverfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Aufschäumen einer Metallschmelze mittels Gaseinblasung; durch Aufschäumen der Metallschmelze durch bereichsweises Eintauchen eines gasbildenden Körpers, insbesondere eines Kunststoffkörpers, in die Schmelze; durch Aufschmelzen einer Mischung aus Metallpulver, Dispergiermittel, Lösungsmittel und Bindemittel. Damit kann, je nach Herstellungsverfahren, der Metallschaumkern in offenporiger oder geschlossenporiger Form ausgebildet sein. Die zumindest eine Außenwand gewährleistet eine Stabilisierung des porösen Metallschaumkerns. Bevorzugt erstreckt sich die Außenwand vollständig über wenigstens eine Außenseite des vorzugsweise quaderförmig ausgebildeten Metallschaumkerns, wodurch eine günstige Stabilisierungswirkung für das Profilelement bei geringem Eigengewicht des Profilelements gewährleistet werden kann. Als Massivmaterial wird für die vorliegende Erfindung ein metallisches Material bezeichnet, das vorzugsweise ferromagnetische Eigenschaften aufweist und das zumindest annähernd die Dichte von Eisen oder Stahl aufweist. Demgegenüber weist der Metallschaumkern vorzugsweise zumindest im Wesentlichen die gleiche Materialzusammensetzung wie das Massivmaterial auf. Aufgrund der Aufschäumung beträgt die Dichte des Metallschaumkerns weniger als 65%, vorzugsweise weniger als 55% der Dichte von Eisen oder Stahl. Vorteilhaft ist es, wenn der Metallschaumkern ebenfalls ferromagnetische Eigenschaften aufweist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßig ist es, wenn das Profilelement mehrere Außenwände umfasst, die den Metallschaumkern schalenartig, insbesondere napfartig, umgeben. Hierdurch kann ein besonders günstiges Verhältnis zwischen dem Eigengewicht des Profilelements und dessen Eigensteifigkeit, insbesondere im Hinblick auf Biege- und Torsionswiderstandsmomente, erreicht werden. Den aus Massivmaterial ausgebildeten Außenwänden kommt hierbei die Aufgabe zu, die bei Biegung und/oder Torsion des Profilelements auftretenden inneren Spannungen im Profilelement, die im Randbereich besonders hoch sind, aufzunehmen. Dem Metallschaumkern kommt die Aufgabe zu, die vorzugsweise dünnwandig ausgebildeten Außenwände abzustützen und ein Kollabieren der Außenwände unter den auftretenden äußeren Kräften vor Erreichen einer vorgebbaren Belastungsgrenze zu verhindern. Besonders bevorzugt sind den Außenwände napfförmig angeordnet, bilden also eine Art offenes Becken, in dem der Metallschaum aufgenommen ist. Bei einer beispielsweise quaderförmigen Ausgestaltung des Profilelements bedeutet dies, dass fünf Außenflächen des Profilelements durch senkrecht zueinander angeordnete Außenwände gebildet werden, während im Bereich der sechsten Außenfläche der Metallschaumkern offenliegt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Außenwand und der Metallschaumkern einstückig miteinander ausgebildet sind. Hierdurch ist eine hohe Stabilität des Profilelements gegenüber äußeren Kräften und Momenten gewährleistet. Eine solche Ausgestaltung des Profilelements kann beispielsweise durch Aufschmelzen eines Metallmaterials, insbesondere Eisen oder Stahl, und Eintauchen eines gasbildenden Körpers, insbesondere eines Kunststoffkörpers, in die Schmelze hergestellt werden. Dabei ist der gasbildende Körper derart bemessen, dass er die Schmelze in einem zentralen Bereich aufschäumt, während ein Aufschäumen in Randbereichen, die nach der Abkühlung als Außenwände aus Massivmaterial dienen sollen, vermieden wird. Nach einer raschen Abkühlung, bei der die durch den Aufschäumvorgang ausgebildete Schaumzellenstruktur zumindest im Wesentlichen beibehalten werden kann, ist vorzugsweise eine thermische Nachbehandlung des Profilelements und des Metallschaumkerns vorgesehen, um durch eine Umstrukturierung des beim Abschreckvorgang gebildeten Metallgitters deren ferromagnetische Eigenschaften zu verbessern.
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Bevorzugt ist dem Profilelement wenigstens eine in Längsrichtung erstreckte Lagerfläche zugeordnet. Somit kommt dem Profilelement, das an sich als Läufer oder Stator für den Lineardirektantrieb dienen soll, noch eine zusätzliche Funktion als Bestandteil einer linearen Lagereinrichtung zu. Vorzugsweise ist die Lagerfläche im Bereich einer Außenwand des Profilelements ausgebildet, sie kann insbesondere als Lagerebene oder als Profilanordnung mehrerer Lagerebenen ausgebildet sein. Lagerebenen können beispielsweise durch geeignete Abtragung, insbesondere Fräsen und/oder Schleifen direkt an der Außenwand ausgebildet werden. Alternativ können die Lagerebenen als Bandmaterial, insbesondere als Stahlband oder Kunststoffband, auf einem oder in einen entsprechend ausgeformten Oberflächenabschnitt der Außenoberfläche angebracht bzw. eingearbeitet sein. Besonders bevorzugt ist die Lagerfläche mit einer Oberflächengüte ausgebildet, die eine Verwendung für eine Luftlagerung ermöglicht. Hierbei werden hohe Anforderungen an die Ebenheit und an die Oberflächenrauhigkeit der Lagerfläche gestellt, die jedoch aufgrund der massiven Ausgestaltung der Außenwand und der hohen Eigensteifigkeit des Profilelements in günstiger Weise eingehalten werden können.
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Vorteilhaft ist es, wenn eine Außenwand des Profilelements mit einer Zahnstruktur versehen ist. Die Zahnstruktur ist für eine Wechselwirkung mit Magnetfeldern vorgesehen, die ausgehend von einem Stator oder einem Läufer auf das Profilelement einwirken. Mit Hilfe der Zahnstruktur können auf Basis der einwirkenden Magnetfelder lokal unterschiedliche Anziehungskräfte zwischen Läufer und Stator und somit eine lineare Relativbewegung des Läufers gegenüber dem Stator erzielt werden. Die Zahnstruktur kann beispielsweise durch Einfräsen von Schlitzen in eine der Außenwände des Profilelements hergestellt werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zahnstruktur von einem mit Ausnehmungen versehenen Lochblech bestimmt wird, das auf einer Außenwand aufliegt, wobei das Lochblech aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist. Das Lochblech kann in einem separaten Fertigungsschritt, beispielsweise als Stanzteil aus Bandstahl, hergestellt werden und anschließend auf die, vorzugsweise ebene, Außenwand des Profilelements aufgebracht werden. Bei entsprechender Ausgestaltung des Profilelements, insbesondere mit beidseitigen, seitlichen und in Längsrichtung erstreckten, Vorsprüngen, kann das Lochblech auch eingewalzt werden. Hierbei wird es kraftschlüssig und gegebenenfalls formschlüssig in einer Nut zwischen den seitlichen Vorsprüngen aufgenommen.
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Zweckmäßig ist es, wenn das Lochblech mit der Außenwand und/oder mit dem Metallschaumkern stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, ist. Vorzugsweise ist das Lochblech aus einem flexiblen Bandmaterial, insbesondere einem Stahlband, hergestellt. Das Bandmaterial wird auf die beispielsweise durch Schleifen und/oder Polieren eingeebnete Außenoberfläche des Profilelements aufgebracht. Insbesondere wird das Lochblech stoffschlüssig mit dem Metallschaumkern und gegebenenfalls mit Stirnseiten der den Metallschaum flankierenden Außenwände verbunden. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Lochblech und der Außenwand und/oder dem Metallschaumkern kann insbesondere durch Löten, Schweißen oder Kleben erzielt werden.
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Vorzugsweise ist das Lochblech mit rechteckigen Ausnehmungen versehen, die in konstanter Teilung angeordnet sind und deren längste Kanten senkrecht zur Bewegungsachse des Läufers ausgerichtet sind.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen im Lochblech und/oder die Ausnehmungen im Metallschaum mit einem Kunststoffmaterial gefüllt sind. Mit dem Kunststoffmaterial kann beispielsweise eine Oberfläche auf der dem Profilelement entgegengesetzten Seite des Lochblechs ausgebildet werden, die günstige Gleiteigenschaften, insbesondere einen niedrigen Reibungskoeffizienten und/oder eine geringe Rauigkeit, aufweist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Läufer gegenüber dem Stator mittels eines Luftlagers gelagert werden soll, für das die Oberfläche des Lochblechs gewisse Mindestanforderungen im Hinblick auf Ebenheit und Rauhtiefe erfüllen muss. Zudem wird hierdurch vermieden, dass Partikel oder Gegenstände in die Ausnehmungen des Lochblechs und/oder des Metallschaumkerns eindringen und möglicherweise die Relativbewegung des Schlittens gegenüber dem Läufer behindern könnten.
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Zweckmäßig ist es, wenn das Lochblech und/oder die Außenwand und/oder der Metallschaumkern aus einem hochpermeablen, niederkoerzitiven Werkstoff, insbesondere Silizium-Eisen-Werkstoff, hergestellt sind. Derartige Materialien ermöglichen aufgrund ihrer hohen magnetischen Permeabilität und ihrer geringen Koerzitivfeldstärke einen verbesserten Wirkungsgrad für den Lineardirektantrieb verglichen mit üblichen Baustählen, wie sie bevorzugt im Maschinenbau eingesetzt werden. Allerdings sind solche Materialien mit den üblichen spanenden Abtragverfahren, insbesondere Fräsen, nur aufwendig zu bearbeiten. Eine Einbringung der Zahnstruktur in eine Außenwand des erfindungsgemäßen Profilelements ist möglich, hat jedoch Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Herstellung des Profilelements. Demgegenüber kann eine Verarbeitung des Lochblechs aus hochpermeablem, niederkoerzitiven Werkstoff mit einem Trennverfahren wie Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden kostengünstig durchgeführt werden, so dass die Bereitstellung der Zahnstruktur für das Profilelement in Form eines Lochblechs auch unter Kostenaspekten vorteilhaft ausfällt.
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Vorzugsweise ist das gesamte Profilelement aus hochpermeablem, niederkoerzitiven Werkstoff hergestellt. Bei Aufbringung eines Lochblechs auf eine Außenwand des Profilelements muss lediglich eine ebene Auflagefläche für das Lochblech hergestellt werden, was verhältnismäßig kostengünstig erfolgen kann. Ein derartiges Profilelement, das auch als magnetischer Rückschluss für den Lineardirektantrieb dient, weist gegenüber Profilelementen aus konventionellen Eisen- oder Stahlwerkstoffen verbesserte magnetische Eigenschaften auf.
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Die Aufgabe der Erfindung wird für ein Verfahren zur Herstellung eines als Stator oder Läufer eines Lineardirektantriebs verwendbaren Profilelements mit den folgenden Schritten gelöst: Aufschmelzen eines ferromagnetischen Materials in einer wannenartigen Form, bereichsweises Aufschäumen der Schmelze in einem innenliegenden Bereich, so dass der innenliegende Bereich als Metallschaumkern ausgebildet ist, der von U-förmig angeordneten, aus metallischem Massivmaterial ausgebildeten, Außenwänden umgeben wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn das Profilelement thermisch nachbehandelt wird, um ferromagnetische Eigenschaften des Metallschaumkerns oder des Metallschaumkerns und der Außenwände zu erlangen. Bei der thermischen Nachbehandlung erfolgt eine Umstrukturierung des bei der Herstellung des Metallschaumkerns auf molekularer Ebene gebildeten Metallgitters, um die ferromagnetischen Eigenschaften des Profilelements zu verbessern. Bei dieser Umstrukturierung werden insbesondere Martensitstrukturen und/oder Mischkristallstrukturen in Perlit und/oder Ferrit und/oder Mischkristalle aus Perlit und Zementit umgewandelt, wodurch erheblich verbesserte magnetische Eigenschaften des Profilelements hervorgerufen werden können.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Profilelement ein Lochblech umfasst, das mit Ausnehmungen versehen ist, um eine Zahnstruktur auf der Oberfläche des Profilelements zu bilden.
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Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen im Lochblech und das darunterliegende Profilelement mit einer Versiegelung versehen werden, die aus einer formlosen Masse abgeschieden wird.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. Hierbei zeigt:
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1 eine perspektivische, teilweise geschnittene, Schemadarstellung einer ersten Ausführungsform eines Profilelements zur Verwendung in einem Lineardirektantrieb mit einem napfartig von Außenwänden umgebenen Metallschaumkern, bei dem eine Außenwand mit einem Lochblech abgedeckt ist,
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2 eine perspektivische, teilweise geschnittene, Schemadarstellung einer zweiten Ausführungsform Profilelements, bei dem eine Außenwand mit Einfräsungen zur Ausbildung von Zähnen versehen ist, und
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3 eine Vorderansicht eines Lineardirektantriebs mit einem auf Rollen gelagerten Läufer und einem Stator, der ein Profilelement mit Metallschaumkern umfasst.
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Ein in der 1 dargestelltes Profilelement 1 kann entweder als Stator oder als Läufer eines nicht näher dargestellten Lineardirektantriebs eingesetzt werden. Das Profilelement 1 umfasst ein Lochblech 2 und einen Träger 3. Der Träger 3 ist aus wannenartig oder napfartig angeordneten Seitenwänden 4, 5 und einer Bodenplatte 6 sowie aufgrund der perspektivischen Schnittdarstellung nicht dargestellten Stirnwänden und einem Metallschaumkern gebildet. Exemplarisch sind die Seitenwände 6, 7, die Bodenplatte 8 und die Stirnwände jeweils senkrecht zueinander ausgerichtet und bilden somit eine nach oben offene Kastenform, die der Metallschaumkern 7 zumindest nahezu vollständig ausfüllt. Das Lochblech 2 ist auf einer Außenoberfläche der Bodenplatte 6 des Trägers 3 festgelegt. In das Lochblech 2 sind längs einer Bewegungsachse 8, die einer möglichen Bewegungsachse zwischen einem Läufer und einem Stator entspricht und die mit einer Haupterstreckugsrichtung des Trägers 3 übereinstimmt, in gleicher Teilung vollständig durchbrochene Ausschnitte 8 eingebracht. Die Ausschnitte 8 sind vorliegend mit einer Kunststofffüllung 10 versehen, die beispielsweise als gestaltlose Masse in die jeweiligen Ausschnitte 9 eingegossen wird und anschließend ausgehärtet wird. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt können die Oberflächen des Lochblechs 2 und der Kunststofffüllung 10 mittels Schleifen und/oder Polieren geglättet werden, um beispielsweise als Luftlagerfläche dienen zu können.
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Die zwischen den Ausschnitten 9 verbleibenden Stege 11 dienen als Zahnstruktur für die Verwendung des Profilelements 1 in einem nicht näher dargestellten Lineardirektantrieb.
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Das Lochblech 2 ist vorzugsweise mittels einer nicht näher dargestellten Klebeverbindung stoffschlüssig mit dem Träger 3 verklebt. Exemplarisch sind sowohl das Lochblech 2 wie auch der Träger 3 aus Silizium-Eisen-Werkstoff hergestellt. Die Ausschnitte 9 im Lochblech 2 werden beispielsweise durch Laserschneiden oder Stanzen eingebracht.
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Die in den 1 bis 3 gewählte Darstellung des Metallschaumkerns 7 und der angrenzenden Außenwände ist sowohl im Hinblick auf die Größe und Ausbildung der Metallschaumblasen als auch im Hinblick auf die Abgrenzung gegenüber den Außenwänden lediglich schematisch. Bei einer praktischen Ausführungsform kann ein Übergangsbereich zwischen den massiven Außenwänden und dem Metallschaumkern 7 mit in Richtung der Außenwand zunehmendem Dichtegradienten aufweisen. Der Metallschaumkern 7 kann Je nach Herstellungsverfahren eine offenporige oder geschlossenporige Blasenstruktur aufweisen. Eine Größenverteilung der Blasen im Metallschaumkern 7 kann homogen oder inhomogen sein.
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Aufgrund des großen Volumenanteils des Metallschaumkerns 7 am Gesamtvolumen des Profilelements 1 ist das Eigengewicht des Profilelements 1 erheblich geringer als dies bei einem massiven Profilelement der Fall wäre. Dies hängt damit zusammen, dass der Metallschaumkern 7 aufgrund der Blasen eine erheblich geringe Dichte, beispielsweise eine um ca. 35 bis 45 Prozent reduzierte Dichte, im Vergleich zu der Dichte der aus Massivmaterial bestehenden Außenwände 4, 5, 6 aufweist.
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Die Widerstandsmomente gegen Torsion und Biegung sind beim Profilelement 1 ähnlich wie bei einem massiven Profilelement, da die Außenwände 4, 5, 6, in denen bei Torsion oder Biegung die höchsten inneren Spannungen auftreten, aus massiven Material bestehen, in dem Spannungen gut übertragen werden können. Der innere Bereich, der durch den Metallschaumkern 7 ausgefüllt wird, stellt trotz seiner geringen Dichte eine erhebliche Stützwirkung für die verhältnismäßig dünnwandigen Außenwände 4, 5, 6 bereit.
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Das Lochblech 2 ist gemäß der 1 flächig, insbesondere stoffschlüssig, mit der Bodenplatte 8 des Profilelements 1 verbunden. Die Bodenplatte 8 und der Metallschaumkern 7 dienen als magnetischer Rückschluss für die aus den Stegen 11 gebildete Zahnstruktur des Lochblechs 2. Hier weist das Profilelement 1 bei geringem Gewicht und geringem Materialeinsatz gepaart mit großer Eigensteifigkeit ein magnetisches Verhalten auf, das dem einer erheblich schwereren, massiven Ausführung eines Profilelements gleichkommt.
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Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform des Profilelements kann beispielsweise auf eine oder beide Stirnwände verzichtet werden. Ergänzend oder alternativ sind die Ausschnitte nicht mit einer Kunststofffüllung versehen.
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Bei Verwendung von Silizium-Eisen-Werkstoff für das Lochblech 2 und/oder den Träger 3 ist aufgrund der hohen magnetischen Permeabilität und der niedrigen Koerzitivfeldstärke ein besonders günstiger elektrischer Wirkungsgrad für einen Lineardirektantrieb gewährleistet, der mit einem derartigen Profilelement 1 ausgestattet ist. Dabei spielt es nur eine untergeordnete Rolle, dass aufgrund der Gestaltung der Ausschnitte 9 im Lochblech 2 eine Verbindung zwischen den als Zähnen dienenden Stegen 11 vorliegt, da der hierdurch möglich magnetische Fluss gering gegenüber dem magnetischen Fluss über die Bodenplatte 6 ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn der aktive Teil des Lineardirektantriebs schmaler als die Ausschnitte 9 ausgebildet ist und zumindest im Wesentlichen symmetrisch zu den Ausschnitten 9 angeordnet ist.
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Bei dem Profilelement 21 gemäß der 2 sind die Ausschnitte 29 direkt in die Bodenplatte 26 des Trägers 23 eingearbeitet. Dies kann beispielsweise durch Fräsen und/oder andere spanabhebende Verfahren erreicht werden. Die Außenoberflächen der Seitenwände 24, 25 sind vorzugsweise planparallel zueinander ausgerichtet und sind derart bearbeitet, beispielsweise geschliffen, dass sie als Lagerflächen für eine nicht dargestellte Wälzlagerung eines ebenfalls nicht dargestellten Läufers eines Lineardirektantriebs dienen können. Die Ausschnitte 29 können bei einer nicht dargestellten Ausführungsform des Profilelements 21 mit einer Kunststofffüllung versehen sein.
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Bei dem in der 3 darstellten Lineardirektantrieb 40 ist exemplarisch das aus der 2 bekannte Profilelement 21 in einer Führungsschiene 41 aufgenommen. Bei der Führungsschiene 41 handelt es sich beispielsweise um eine stranggepresste Aluminiumschiene zur kraftschlüssig und/oder stoffschlüssigen Aufnahme des Profilelements 21. Der im Wesentlichen U-förmige Querschnitt der Führungsschiene 41 ist derart ausgebildet, dass an Endbereichen von U-Schenkeln 42 jeweils quer zur Bewegungsachsachse, die orthogonal zur Darstellungsebene der 3 ausgerichtet ist, erstreckte Führungsträger 43 angebracht sind. Die Führungsträger 43 sind vorzugsweise einstückig mit der Führungsschiene 41 ausgebildet und umfassen jeweils eine Lagerfläche 44 aus einem metallischen Bandmaterial. Die Lagerfläche 44 ist durch einen Einwalzvorgang formschlüssig mit dem jeweiligen Führungsträger 43 verbunden. Die beiden an den jeweiligen freien Enden des U-förmigen Querschnitts der Führungsschiene 41 angeordneten Lagerflächen 44 bilden eine Lagerstruktur für den in 3 schematisch dargestellten Läufer 45.
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Der Läufer 45 umfasst mehrere längs der Bewegungsachse aufgereihte, zur Abwälzung auf den Lagerflächen 44 vorgesehene Lagerrollen 46, die eine reibungsarme Relativbewegung zwischen Läufer 45 und Profilelement 41 ermöglichen. Die Lagerrollen 46 sind drehbeweglich an einem Grundkörper 47 aufgenommen, der weiterhin nicht näher dargestellte Spulen umfasst, die zur Bereitstellung von zeitlich veränderlichen Magnetfeldern ausgebildet sind. Diese Magnetfelder wirken auf das Profilelement 21.
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Durch geeignete Beaufschlagung der Magnetspulen entsteht eine magnetische Wechselwirkung zwischen der am Lochblech 22 ausgebildeten Zahnstruktur und dem Läufer 45, woraus eine Antriebskraft auf den Läufer 45 resultiert, der sich somit längs der Führungsschiene 41 fortbewegen kann. Die Bewegungsachse des Läufers 45 ist hierbei parallel zur Flächennormale auf die Darstellungsebene der 3 ausgerichtet.
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Die Träger 3, 23 der in den 1 bis 3 dargestellten Profilelemente 1 und 21 weisen prinzipiell den gleichen Aufbau auf und können in gleicher Weise hergestellt sein. Zur Herstellung der Trägers 3, 23 wird zunächst ein ferromagnetisches Material, insbesondere Stahl, in einer trogförmigen Form, vorzugsweise einer Keramikform, aufgeschmolzen. In die flüssige Metallschmelze wird zur Ausbildung des Metallschaums beispielsweise ein, insbesondere aus Kunststoff hergestellter, gasbildender Körper in die Schmelze eingetaucht. Der gasbildende Körper ist derart bemessen, dass der aufgeschäumte Bereich der Metallschmelze kleiner als die Form ist, um eine Ausbildung der massiven Außenwände zu gewährleisten. Um Aufschäumung des Metallmaterials zu unterstützen und unerwünschte Oxidationsprozesse zu reduzieren, kann es vorgesehen sein, den Aufschäumvorgang im Vakuum stattfinden zu lassen.
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Sobald ein vorgebbarer Aufschäumungsgrad der Metallschmelze erreicht ist, wird die Schmelze durch geeignete Kühlung rasch abgekühlt, um den Metallschaum und die daran einstückig angrenzenden Außenwände erstarren zu lassen. Da sich aufgrund der raschen Erstarrung des Materials eine Metallgitterstruktur einstellen kann, die keine oder nur geringe ferromagnetische Eigenschaften aufweist, wird in einem nachfolgenden Schritt eine thermische Nachbehandlung des erstarrten Trägers 3, 23 vorgenommen. Diese thermische Nachbehandlung umfasst einen Glühvorgang, bei dem eine Umstrukturierung der metallischen Gitterstruktur des Trägers 3, 23 stattfindet. Im Rahmen dieser Umstrukturierung stellen sich die gewünschten ferromagnetischen Eigenschaften des Materials wieder ein. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass sich während des Glühvorgangs eine Martensitkristallstruktur oder eine Mischkristallstruktur im Träger 3, 23 ausbildet.
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Anschließend können je nach Anforderung eine oder mehrere Außenwände mit spanenden Bearbeitungsverfahren nachbearbeitet werden, um beispielsweise eine Quaderform des Trägers 3, 23 in einem vorgebbaren Maßtoleranzrahmen zu erreichen.
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Bedingt durch das Eintauchen des gasbildenden Körpers in die Metallschmelze weist die Oberseite des Trägers 3, 23 eine im Wesentlichen aufgeschäumte Oberfläche auf. Diese Oberfläche kann beispielsweise durch spanende Bearbeitung eingeebnet werden, vorzugsweise ist der Herstellungsprozess für den Träger 3, 23 jedoch so abgestimmt, dass keine Bearbeitung der Metallschaumoberfläche erforderlich ist.
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In einem anschließenden Arbeitsschritt findet die Aufbringung des Lochblechs 2 auf die, gegebenenfalls in einem vorausgegangenen Arbeitsschritt eingeebnete Oberfläche der Bodenplatte 6 des Trägers 3 statt. Hierzu kann beispielsweise zunächst ein dünner Klebefilm auf die Metallschaumoberfläche aufgetragen werden, anschließend wird das Lochblech 2 auf den Träger 3 aufgelegt und unter Druck eine Aushärtung des Klebers bewirkt, womit das Profilelement 1 bis auf einen gegebenenfalls stattfindenden Kunststoffverguss der Ausschnitte 9 fertiggestellt ist.
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Alternativ wird nach der Herstellung des Trägers 23 eine spanende Bearbeitung der Außenoberfläche der Bodenplatte 26 vorgenommen, um die Zahnung an dieser Außenoberfläche durch Einarbeitung von Ausschnitten 29 herzustellen. Dies kann beispielsweise durch ein spanabhebendes Trennverfahren wie Fräsen oder Schleifen erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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