DE102009056255A1

DE102009056255A1 - Toothed rack for e.g. electro-dynamic direct linear drive, has plate elements whose surfaces lie opposite to each other and are aligned perpendicular to main extension axis, where elements are strung together in firmly-bonded manner

Info

Publication number: DE102009056255A1
Application number: DE102009056255A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr. Stoll; Michael Müller; Werner Sauer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2009-11-28
Filing date: 2009-11-28
Publication date: 2011-06-01

Abstract

The rack (1) has a base (3) extending along a main extension axis (2). Teeth (4) are formed at the base. Tooth flanks (5) run transverse to the main extension axis and lie opposite to each other to sectionally delimit a tooth space (6). The base is formed from plate elements (7, 8) that are strung together in a firmly-bonded manner. Surfaces of plate elements lie opposite to each other and are aligned perpendicular to the main extension axis. A trough-like recess of the base is filled out with a non-ferromagnetic filling i.e. plastic filling.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnstange für einen Lineardirektantrieb, mit einem längs einer Haupterstreckungsachse erstreckten Grundkörper, an dem Zähne ausgebildet sind, deren Zahnflanken quer zur Haupterstreckungsachse verlaufen und einander gegenüberliegende Zahnflanken benachbarter Zähne jeweils bereichsweise eine Zahnlücke beranden, wobei der Grundkörper aus aneinandergereihten Plattenelementen gebildet ist.The invention relates to a rack for a linear direct drive, having a main body along a main axis extending base on which teeth are formed, the tooth flanks extending transversely to the main extension axis and opposing tooth flanks of adjacent teeth each partially covered a tooth gap, wherein the main body is formed of juxtaposed plate elements.

Aus der DE 101 33 872 A1 ist ein Langstatorblechpaket für einen Linearmotor bekannt, das aus Einzelblechen aufgebaut ist, die mit Hilfe von Druckplatten und Spannschrauben miteinander verspannt werden. Das Langstatorblechpaket weist in regelmäßiger Teilung angeordnete Zähne und dazwischen ausgebildete Zahnlücken auf, wobei sich die Zähne quer zu einer Haupterstreckungsrichtung des Langstatorblechpakets erstrecken. Das Langstatorblechpaket wird durch Aufreihung der Einzelbleche gebildet, wobei eine Aufreihungsrichtung quer zur Haupterstreckungsachse ausgerichtet ist. Die Einzelbleche des Langstatorblechpakets weisen jeweils Abschnitte der Zähne und der Zahnlücken auf und bestimmen mit ihrer Ausdehnung in Richtung der Haupterstreckungsachse die Länge eines Langstatorsegments und damit die Länge des Stators.From the DE 101 33 872 A1 is a Langstatorblechpaket for a linear motor known, which is composed of individual sheets, which are clamped together by means of pressure plates and clamping screws. The long stator lamination stack has teeth arranged at regular intervals and tooth gaps formed therebetween, the teeth extending transversely to a main direction of extension of the long stator lamination stack. The Langstatorblechpaket is formed by stringing the individual sheets, wherein a Aufreihungsrichtung is aligned transversely to the main axis of extension. The individual sheets of Langstatorblechpakets each have sections of the teeth and the tooth gaps and determine with their extension in the direction of the main extension axis, the length of a Langstatorsegments and thus the length of the stator.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zahnstange und einen Lineardirektantrieb bereit zu stellen, die im Hinblick auf die Länge der Zahnstange einfach und kostengünstig an Kundenwünsche angepasst werden können.The object of the invention is to provide a rack and a linear direct drive, which can be easily and inexpensively adapted to customer requirements with regard to the length of the rack.

Diese Aufgabe wird für eine Zahnstange der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass einander gegenüberliegende Oberflächen benachbarter Plattenelemente senkrecht zur Haupterstreckungsachse ausgerichtet sind.This object is achieved for a rack of the type mentioned with the features of claim 1. It is provided that opposing surfaces of adjacent plate elements are aligned perpendicular to the main axis of extension.

Hierdurch stimmt die Aufreihungsrichtung für die Plattenelemente mit der Haupterstreckungsachse überein. Durch diese Art der Aufreihung der Plattenelemente kann die Länge der Zahnstange in Richtung der Haupterstreckungsachse zumindest nahezu beliebig durch Veränderung der entsprechenden Anzahl von aneinander gereihten Plattenelementen gewählt werden. Eine Anpassung der Geometrie der Plattenelemente, wie dies bei der aus dem Stand der Technik bekannten Zahnstange zur Anpassung der Länge in Richtung der Haupterstreckungsachse erforderlich ist, entfällt. Somit weist die erfindungsgemäße Zahnstange eine hohe Variabilität als auch eine einfache Aufbauweise auf. Bevorzugt wird die Zahnstange aus lediglich zwei geometrisch unterschiedlichen Plattenelementen aufgebaut, die entsprechend der gewünschten Zahnteilung und der gewünschten Länge der Zahnstange aneinandergereiht werden.As a result, the alignment direction for the plate elements coincides with the main extension axis. By this type of alignment of the plate elements, the length of the rack in the direction of the main extension axis can be chosen at least almost arbitrarily by changing the corresponding number of juxtaposed plate elements. An adaptation of the geometry of the plate elements, as is required in the known from the prior art rack to adjust the length in the direction of the main axis of extension eliminates. Thus, the rack according to the invention has a high variability as well as a simple structure. Preferably, the rack is constructed of only two geometrically different plate elements, which are lined up according to the desired tooth pitch and the desired length of the rack.

Zweckmäßig ist es, wenn zumindest die zur Ausbildung von Zähnen vorgesehenen Plattenelemente aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sind. Dies ermöglicht eine temporäre Magnetisierung der Zähne durch ein äußeres Magnetfeld, wie es beispielsweise bei einem elektrodynamischen Lineardirektantrieb vorgesehen sein kann, um eine Relativbewegung eines Läufers gegenüber einem Stator zu bewirken.It is expedient if at least the plate elements provided for the formation of teeth are made of a ferromagnetic material. This allows a temporary magnetization of the teeth by an external magnetic field, as may be provided for example in an electrodynamic linear direct drive to cause a relative movement of a rotor relative to a stator.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zahnflanke mit der zur Anlage an einem benachbarten Plattenelement ausgebildeten Oberfläche eine gemeinsame Fläche, insbesondere eine gemeinsame Ebene, ausbildet. Vorzugsweise wird jeder Zahn und jede Zahnlücke jeweils von genau einem Plattenelement bestimmt, so dass der Stator aus wechselweise aneinander gereihten Zahnplatten und Lückenplatten aufgebaut ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die zur Anlage an benachbarten Plattenelementen vorgesehenen Oberflächen zumindest im Wesentlichen eben sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die von der jeweiligen Oberfläche bestimmte Ebene die Zahnflanke umfasst, da hierdurch ein besonders einfacher Aufbau der Plattenelemente, insbesondere als Planparallelplatten, verwirklicht werden kann.In a development of the invention, it is provided that the tooth flank forms a common surface, in particular a common plane, with the surface formed for abutment with an adjacent plate element. Preferably, each tooth and each tooth gap is determined by exactly one plate element, so that the stator is constructed of mutually juxtaposed tooth plates and gap plates. In this case, it is advantageous if the surfaces provided for bearing on adjacent plate elements are at least substantially planar. It is particularly advantageous if the plane determined by the respective surface comprises the tooth flank, since in this way a particularly simple construction of the plate elements, in particular as plane parallel plates, can be realized.

Bevorzugt ist zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen benachbarter Plattenelemente eine Isolationsschicht ausgebildet. Hierdurch kann je nach Einsatzfall für die Zahnstange eine vorteilhafte Anpassung an die Anforderungen des jeweiligen Lineardirektantriebs genommen werden. Die Isolationsschicht kann auf einem oder auf beiden der sich gegenüberliegenden Plattenelemente angeordnet oder aufgebracht sein. Beispielsweise ist die Isolationsschicht als Lackschicht oder Klebefolie auf wenigstens eine Oberfläche eines ferromagnetischen Plattenelements aufgebracht.Preferably, an insulating layer is formed between the opposing surfaces of adjacent plate members. As a result, an advantageous adaptation to the requirements of the respective linear direct drive can be taken depending on the application for the rack. The insulating layer may be disposed or applied to one or both of the opposing plate members. For example, the insulating layer is applied as a lacquer layer or adhesive film on at least one surface of a ferromagnetic plate element.

Vorteilhaft ist es, wenn eine Teilung der Zähne und/oder eine Teilung der Zahnlücken von der jeweiligen Dicke der Plattenelemente bestimmt sind. Die Teilung beschreibt den regelmäßig wiederkehrenden Abstand zwischen Zähnen und/oder Zahnlücken längs der Haupterstreckungsachse der Zahnstange. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Teilung einem ganzteiligen Vielfachen der Dicke der Plattenelemente entspricht, so dass die Zahnstange aus Plattenelementen mit gleicher Dicke aufgebaut werden kann und keine Plattenelemente unterschiedlicher Dicke zur Einstellung der entsprechenden Teilung erforderlich sind.It is advantageous if a pitch of the teeth and / or a pitch of the tooth gaps are determined by the respective thickness of the plate elements. The division describes the regularly recurring distance between teeth and / or tooth gaps along the main axis of extension of the rack. In this case, it is advantageous if the pitch corresponds to an integral multiple of the thickness of the plate elements, so that the toothed rack can be constructed from plate elements of the same thickness and no plate elements of different thickness are required to set the corresponding pitch.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen den Zahnflanken der Dicke der Platten elemente entspricht. Sofern es sich um die einander entgegengesetzten Zahnflanken eines Zahnes handelt, weisen die Zähne jeweils die gleiche Teilung. Handelt es sich um einander gegenüber liegende Zahnflanken benachbarter Zähne, so weisen die die Zahnlücken jeweils die gleiche Teilung auf. Somit bestimmt jedes der Plattenelemente entweder einen Zahn oder eine Zahnlücke der Zahnstange. Somit kann eine besonders einfache Aufbauweise für die Zahnstange verwirklicht werden.In one embodiment of the invention, it is provided that a distance between the Tooth flanks of the thickness of the plate elements corresponds. If it is the opposite tooth flanks of a tooth, the teeth each have the same pitch. If it concerns mutually opposite tooth flanks of adjacent teeth, then the tooth gaps each have the same pitch. Thus, each of the plate members determines either a tooth or a tooth gap of the rack. Thus, a particularly simple structure for the rack can be realized.

Vorteilhaft ist es, wenn die Plattenelemente wenigstens eine Ausnehmung zur Aufnahme eines längs der Haupterstreckungsachse des Grundkörpers ausgerichteten Zugmittels umfassen, das für eine Festlegung der aufgereihten Plattenelemente ausgebildet ist. Die in den aufgereihten Plattenelementen vorgesehenen Ausnehmungen formen vorzugsweise einen durchgehenden Aufnahmeschacht, durch den beispielsweise ein Zuganker hindurchgesteckt werden kann. Der Zuganker kann jeweils endseitig mit einem Verschlusselement, beispielsweise einem Schraubenkopf bzw. einer Mutter versehen werden, um unter Zugspannung gesetzt zu werden und dabei die Plattenelemente reibschlüssig und bei geeigneter Ausprägung der Ausnehmung auch formschlüssig miteinander zu koppeln. Zweckmäßig ist es, wenn die Plattenelemente an einer in der Haupterstreckungsachse ausgerichteten, vorzugsweise U-förmig profilierten, Profilschiene ausgerichtet, insbesondere aufgenommen, sind. Die Profilschiene stellt eine vorteilhafte Ausrichtung der Plattenelemente sicher, um auch bei langen Zahnstangen eine möglichst geringe Formtoleranz der Zahnstange gewährleisten zu können. Bevorzugt ist die Profilschiene derart formstabil ausgebildet, dass sie auch durch innere Spannungen in den aufgeschichteten Plattenelementen nicht deformiert wird. Besonders bevorzugt ist die Profilschiene zumindest bereichsweise prismatisch oder U-förmig ausgebildet. Hierdurch wird einerseits eine hohe Eigensteifigkeit der Profilschiene gewährleistet, andererseits wird dadurch eine vorteilhafte Ausrichtung der Plattenelemente längs der Haupterstreckungsachs sichergestellt. Besonders bevorzugt sind die Plattenelemente derart, insbesondere formschlüssig, in einer U-förmig profilierten Profilschiene aufgenommen, dass ein Ausweichen von einzelnen Plattenelementen orthogonal zur Haupterstreckungsachse verhindert wird.It is advantageous if the plate elements comprise at least one recess for receiving a traction means aligned along the main extension axis of the main body, which is designed for a determination of the lined-up plate elements. The recesses provided in the arrayed plate elements preferably form a continuous receiving shaft, through which, for example, a tie rod can be inserted therethrough. The tie rod can be provided at each end with a closure element, such as a screw head or a nut to be set under tension while the plate elements frictionally and with appropriate expression of the recess also positively coupled with each other. It is expedient if the plate elements are aligned, in particular received, on a profiled rail which is oriented in the main extension axis and is preferably profiled in a U-shape. The rail ensures an advantageous alignment of the plate elements to ensure the smallest possible dimensional tolerance of the rack even with long racks can. Preferably, the rail is formed dimensionally stable so that it is not deformed by internal stresses in the piled-up plate elements. Particularly preferably, the rail is at least partially prismatic or U-shaped. As a result, on the one hand ensures a high inherent rigidity of the rail, on the other hand, this ensures an advantageous alignment of the plate elements along the main extension axis. Particularly preferably, the plate elements are such, in particular form-fitting, received in a U-shaped profiled rail that a deflection of individual plate elements orthogonal to the main axis of extension is prevented.

Vorteilhaft ist es, wenn die Profilschiene wenigstens eine längs der Haupterstreckungsachse ausgerichtete Lagerfläche aufweist, die als Abwälzfläche für eine Linearlagerung ausgebildet ist. Die Herstellung der Profilschiene kann beispielsweise im Strangpressverfahren oder im Walzverfahren erfolgen.It is advantageous if the profile rail has at least one bearing surface oriented along the main extension axis, which is designed as a rolling surface for a linear bearing. The production of the rail can be done for example in the extrusion process or in the rolling process.

Hierbei können kostengünstig qualitativ hochwertige Lagerflächen ausgebildet werden, die sich längs der Haupterstreckungsachse erstrecken. Bei geeigneter Materialauswahl für die Profilschiene können diese Lagerflächen zur Aufnahme der bei einem Lineardirektantrieb üblicherweise auftretenden, hohen Abstützkräfte des Läufers gegenüber dem Stator in einer Richtung orthogonal zur Haupterstreckungsachse der Profilschiene genutzt werden. Die Lagerflächen können beispielsweise eben oder mit einer in der Haupterstreckungsachse ausgerichteten Profilierung versehen sein, um eine vorteilhafte Lagerung und/oder Führung einer relativ zur Profilschiene bewegbaren Komponente zu gewährleisten.In this case, low-cost high-quality bearing surfaces can be formed which extend along the main extension axis. With a suitable choice of material for the rail, these bearing surfaces can be used to accommodate the usually occurring in a linear direct drive, high support forces of the rotor relative to the stator in a direction orthogonal to the main extension axis of the rail. The bearing surfaces can be provided, for example, flat or with a profiling aligned in the main extension axis in order to ensure an advantageous mounting and / or guidance of a component movable relative to the profile rail.

Zweckmäßig ist es, wenn benachbarte Plattenelemente stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Ein stoffschlüssiger Verbund zwischen benachbarten Plattenelementen kann beispielsweise durch Verkleben, Verlöten oder Verschweißen der Plattenelemente erreicht werden. Die derart verbundenen Plattenelemente bilden eine Zahnstange mit hoher Steifigkeit. Zwischenräume zwischen den Plattenelementen sind vorzugsweise vollständig ausgefüllt, so dass Schmutz oder Flüssigkeiten nicht zwischen die Plattenelemente eindringen können.It is useful if adjacent plate elements are materially connected to each other. A cohesive bond between adjacent plate elements can be achieved, for example, by gluing, soldering or welding the plate elements. The thus connected plate members form a rack with high rigidity. Gaps between the plate elements are preferably completely filled, so that dirt or liquids can not penetrate between the plate elements.

Bevorzugt sind an den Zähnen und/oder den Zahnlücken randseitige Nasenbereiche ausgebildet, die bei der Aufreihung der Plattenelemente zum Grundkörper eine wannenartige Vertiefung bilden. Die wannenartige Vertiefung erleichtert ein vollständiges Vergießen der Zahnlücken und gegebenenfalls der Zahnoberflächen mit einer formlosen Vergussmasse, beispielsweise einer Kunststoffmasse. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn die Vergussmasse eine geringe Viskosität aufweist. Die Nasenbereiche verhindern auch ein unerwünschtes Austreten von Vergußmasse, wenn zur Vermeidung von Lufteinschlüssen in der Vergussmasse beispielsweise eine Vibrationsbeaufschlagung der Zahnstange nach dem Einfüllen der Vergußmasse und vor deren Aushärten stattfindet. Hierbei ermöglichen es die Nasenbereiche, die Vergussmasse über ein im Fertigzustand der Zahnstange angestrebtes Niveau in die wannenartige Vertiefung einzugießen und den Überstand nach dem Aushärten der Vergußmasse beispielsweise durch spanabhebende Verfahren abzutragen.Edge-shaped nose regions are preferably formed on the teeth and / or the tooth gaps, which form a trough-like depression in the alignment of the plate elements to the base body. The trough-like depression facilitates complete casting of the tooth gaps and possibly the tooth surfaces with a shapeless casting compound, for example a plastic compound. This is particularly advantageous if the potting compound has a low viscosity. The nose areas also prevent unwanted leakage of potting compound, for example, takes place to avoid air inclusions in the potting compound, for example, a vibration loading of the rack after filling the potting compound and before curing. In this case, it is possible for the nose regions to pour the potting compound into the trough-like depression via a level aimed at in the finished state of the toothed rack and to remove the supernatant after hardening of the potting compound, for example by means of metal-cutting processes.

Vorzugsweise ist die wannenartige Vertiefung des Grundkörpers mit einer nicht ferromagnetischen Füllung, insbesondere einer Kunststofffüllung, ausgefüllt, um eine im Wesentlichen geschlossene, vorzugsweise ebene, Oberfläche auszubilden.Preferably, the trough-like depression of the base body is filled with a non-ferromagnetic filling, in particular a plastic filling, in order to form a substantially closed, preferably flat, surface.

Für einen Lineardirektantrieb der eingangs genannten Art, der einen Statur sowie einen Läufer umfasst, wobei der Läufer längs einer Haupterstreckungsachse des Stators relativbeweglich am Statur angeordnet ist und wobei der Statur und/oder der Läufer wenigstens eine elektrisch bestrombaren Magnetspule zur Erzeugung von Antriebskräften umfassen, wird die Aufgabe der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Stator und/oder der Läufer eine Zahnstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche um fassen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung der Zahnstange kann die Länge einer dem Stator oder dem Läufer zugehörigen Zahnstange genau an die Anforderungen des Lineardirektantriebs angepasst werden. Hierzu wird eine entsprechende Anzahl von Plattenelementen zur Bildung der Zahnstange aneinandergereiht.For a linear direct drive of the type mentioned, which comprises a stature and a rotor, wherein the rotor is arranged along a main extension axis of the stator relatively movable on the stature and wherein the stature and / or the rotor at least one electrically energized Magnetic coil for generating drive forces comprise, the object of the invention with the features of claim 13 is achieved. It is provided that the stator and / or the rotor take a rack according to one of the preceding claims to. Due to the inventive design of the rack, the length of the stator or the rotor associated rack can be adapted to exactly the requirements of the linear direct drive. For this purpose, a corresponding number of plate elements to form the rack is strung together.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:Advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawing. Showing:

1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Zahnstange, 1 a perspective view of a first embodiment of a rack,

2 eine Schnittdarstellung längs der Haupterstreckungsachse durch die Zahnstange gemäß 1, 2 a sectional view along the main extension axis through the rack according to 1 .

3 ein zur Verwendung in der Zahnstange gemäß den 1 und 2 vorgesehenes Plattenelement, das zur Ausbildung eines Zahns einsetzbar ist, 3 one for use in the rack according to 1 and 2 provided plate element, which is used to form a tooth,

4 ein zur Verwendung in der Zahnstange gemäß den 1 und 2 vorgesehenes Plattenelement, das zur Ausbildung einer Zahnlücke einsetzbar ist, 4 one for use in the rack according to 1 and 2 provided plate element which can be used to form a tooth gap,

5 die in einer Profilschiene aufgenommene Zahnstange gemäß den 1 und 2 und 5 the recorded in a rail rack according to the 1 and 2 and

6 eine in einer Profilschiene aufgenommene zweite Ausführungsform einer Zahnstange. 6 a recorded in a rail second embodiment of a rack.

Eine in den 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform einer Zahnstange 1 erstreckt sich mit einer längsten Körperkante parallel zu einer Haupterstreckungsachse 2 und umfasst einen Grundkörper 3. An dem exemplarisch im Wesentlichen quaderförmig ausgebildeten Grundkörper 3 sind Zähne 4 ausgebildet, deren größte Ausdehnung quer zur Haupterstreckungsachse 2 des Grundkörpers 3 verläuft. Zahnflanken 5 der Zähne 4 sind bei der dargestellten Ausführungsform der Zahnstange 1 normal zur Haupterstreckungsachse 2 ausgerichtet, so dass Flächennormalen der Zahnflanken 5 parallel zur Haupterstreckungsachse 2 ausgerichtet sind. Zwischen sich gegenüberliegenden Zahnflanken 5 benachbarter Zähne 4 sind jeweils Zahnlücken 6 ausgebildet. Die Zähne 4 und die Zahnlücken 6 dienen bei einer Verwendung der Zahnstange 1 in einem Lineardirektantrieb bei Beaufschlagung mit magnetischen Feldern zur Ausbildung von magnetisch stark und schwach leitenden Bereichen, wodurch Anziehungs- und Abstoßungskräfte ausgebildet werden können, die eine Relativbewegung eines Läufers gegenüber einem Stator ermöglichen.One in the 1 and 2 illustrated first embodiment of a rack 1 extends with a longest body edge parallel to a main axis of extension 2 and comprises a main body 3 , At the exemplary substantially cuboid-shaped body 3 are teeth 4 formed, the largest extent transverse to the main axis of extension 2 of the basic body 3 runs. tooth flanks 5 the teeth 4 are in the illustrated embodiment of the rack 1 normal to the main axis of extension 2 aligned so that surface normals of the tooth flanks 5 parallel to the main axis of extension 2 are aligned. Between opposing tooth flanks 5 neighboring teeth 4 are each tooth spaces 6 educated. The teeth 4 and the tooth gaps 6 serve when using the rack 1 in a linear direct drive when subjected to magnetic fields to form magnetically strong and weakly conductive areas, whereby attraction and repulsion forces can be formed, which allow a relative movement of a rotor relative to a stator.

Die Zähne 4 und die Zahnlücken 6 sind jeweils an Plattenelementen 7, 8 ausgebildet, die in den 3 und 4 näher dargestellt sind. Die Plattenelemente 7, 8 sind beispielsweise aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere Stahl, hergestellt. Exemplarisch sind die Plattenelemente 7, 8 als Planparallelplatten ausgebildet. Hierbei sind jeweils eine vordere Oberfläche 13 und eine hintere Oberfläche 14 parallel zueinander ausgerichtet. Die Oberflächen 13 und 14 bilden jeweils auch die Zahnflanken 5, so dass bei der Ausführungsform gemäß den 1 bis 4 sowie bei den nachstehend näher beschriebenen Ausführungsformen gemäß den 5 und 6 jeweils die Zahnflanken in einer gemeinsamen Ebene mit den Oberflächen 13, 14 liegen.The teeth 4 and the tooth gaps 6 are each on plate elements 7 . 8th trained in the 3 and 4 are shown in more detail. The plate elements 7 . 8th are for example made of a ferromagnetic material, in particular steel. Exemplary are the plate elements 7 . 8th designed as plane parallel plates. Here are each a front surface 13 and a rear surface 14 aligned parallel to each other. The surfaces 13 and 14 each also form the tooth flanks 5 so that in the embodiment according to the 1 to 4 and in the embodiments described in more detail below according to the 5 and 6 each of the tooth flanks in a common plane with the surfaces 13 . 14 lie.

Wie der 2 entnommen werden kann, ist bei der vorliegenden ersten Ausführungsform der Zahnstange 1 eine Teilung 9 für die Zähne 4 und eine Teilung 10 für die Zahnlücken 6 identisch gewählt. Dies wird bei der beispielhaften Ausführungsform der Zahnstange 1 gemäß den 1 und 2 in ein facher Weise dadurch sichergestellt, dass die Dicke der Plattenelemente 7 und 8 identisch ist. Exemplarisch ist jeder Zahn 4 durch genau ein Plattenelement 7 bestimmt. In gleicher Weise ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jede Zahnlücke durch genau ein Plattenelement 8 bestimmt.Again 2 can be removed is in the present first embodiment of the rack 1 a division 9 for the teeth 4 and a division 10 for the tooth gaps 6 chosen identically. This is in the exemplary embodiment of the rack 1 according to the 1 and 2 ensured in a number of ways that the thickness of the plate elements 7 and 8th is identical. Exemplary is every tooth 4 by exactly one plate element 7 certainly. In the same way, in the illustrated embodiment, each tooth gap is defined by exactly one plate element 8th certainly.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform weisen die Zähne und die Zahnlücken unterschiedliche Teilungen auf. Dies kann entweder dadurch erreicht werden, dass die Plattenelemente, die die Zähne bestimmen, eine andere Dicke als die Plattenelemente, die die Zahnlücken bestimmen, aufweisen. Alternativ kann vorgesehen werden, dass ein Zahn und/oder eine Zahnlücke von mehr als einem Plattenelement bestimmt werden und gegebenenfalls für die Zähne und Zahnlücken jeweils unterschiedliche Anzahlen von Plattenelementen aneinandergereiht werden.In one embodiment, not shown, the teeth and the tooth gaps have different pitches. This can be achieved either by the fact that the plate elements, which determine the teeth, have a different thickness than the plate elements, which determine the tooth gaps. Alternatively, it may be provided that a tooth and / or a tooth gap are determined by more than one plate element and, if appropriate, different numbers of plate elements are lined up in each case for the teeth and tooth gaps.

Das in der 3 dargestellte Plattenelement 7 dient zur Ausbildung eines Zahns und ist aus diesem Grund mit einer größeren Höhe h1 ausgebildet, als dies beim Plattenelement 8 der Fall ist, das zur Ausbildung einer Zahnlücke vorgesehen ist und eine Höhe h2 aufweist.That in the 3 illustrated plate element 7 is used to form a tooth and is therefore formed with a greater height h1 than that of the plate member 8th the case is that is provided for the formation of a tooth gap and has a height h2.

Die Plattenelemente 7, 8 sind exemplarisch mit jeweils zwei, vorzugsweise kreisrunden Ausnehmungen 11 versehen. Diese Ausnehmungen 11 bilden bei einer Aneinanderreihung der Plattenelemente 7, 8, wie in der 2 dargestellt, einen Aufnahmeschacht 18 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Zugmittels, beispielsweise einer Spannschraube. Jeweils randseitig an den Plattenelementen 7, 8 sind vorsprungartige Nasenbereiche 16, 17 ausgebildet. Die Nasenbereiche 16, 17 bilden bei einer Aneinanderreihung der Plattenelemente 7, 8 zu einem Grundkörper 3 eine wannenartige Vertiefung. In diese Vertiefung kann beispielsweise eine als gestaltlose Masse vorliegende, aushärtbare Vergußmasse eingegossen werden, um eine ebene Oberfläche für die Zahnstange 1 schaffen zu können. Bei der Vergussmasse handelt es sich vorzugsweise um ein nicht ferromagnetisches Material, beispielsweise um ein Kunststoffmaterial.The plate elements 7 . 8th are exemplary with two, preferably circular recesses 11 Mistake. These recesses 11 form in a juxtaposition of the plate elements 7 . 8th , like in the 2 shown a receiving shaft 18 for receiving a traction means, not shown, for example, a clamping screw. Each edge of the plate elements 7 . 8th are protruding nose areas 16 . 17 educated. The nose areas 16 . 17 form in a juxtaposition of the plate elements 7 . 8th to a basic body 3 a trough-like depression. In this depression, for example, present as a shapeless mass, curable potting compound can be poured to a flat surface for the rack 1 to be able to create. The potting compound is preferably a non-ferromagnetic material, for example a plastic material.

In der 5 ist dargestellt, wie die erste Ausführungsform einer Zahnstange 1 exemplarisch in einer Profilschiene 12 integriert werden kann. Vorzugsweise ist die Profilschiene 12 als Walzteil oder Strangpressteil ausgeführt und auf die Außenkontur der Plattenelemente 7, 8 angepasst. Die Plattenelemente 7, 8 werden zur Bildung der Zahnstange 1 in die Profilschiene 12 eingelegt und dabei aneinandergereiht. Ergänzend kann vorgesehen werden, dass die Plattenelemente 7, 8 stoffschlüssig mit der Profilschiene 12 verbunden werden oder beispielsweise im Rahmen eines Einpressvorgangs kraftschlüssig in der Profilschiene 12 aufgenommen werden.In the 5 is shown as the first embodiment of a rack 1 exemplary in a rail 12 can be integrated. Preferably, the rail is 12 designed as a rolled part or extruded and on the outer contour of the plate elements 7 . 8th customized. The plate elements 7 . 8th become the formation of the rack 1 into the profile rail 12 inserted and strung together. In addition, it can be provided that the plate elements 7 . 8th cohesively with the rail 12 be connected or for example in the context of a press-fitting non-positively in the rail 12 be recorded.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform weist die Profilschiene eine in der Haupterstreckungsachse verlaufende Profilierung, beispielsweise eine T-Profilierung auf, die eine formschlüssige Festlegung der mit entsprechenden Ausnehmungen versehenen Plattenelemente ermöglicht.In one embodiment, not shown, the rail has a running in the main extension axis profiling, for example, a T-profile, which allows a positive fixing of the provided with corresponding recesses plate elements.

Nachdem die Plattenelemente 7, 8 in die Profilschiene 12 eingesetzt wurden und gegebenenfalls ein Verspannen der Plattenelemente 7, 8 mittels eines den aufnahmeschacht 18 durchsetzenden Zugmittels vorgenommen wurde, findet ein Verguss der gezahnten Oberseite der Zahnstange 1 statt. Hierzu wird eine formlose Vergussmasse 19, die in der 5 bereichsweise geschnitten dargestellt ist, in die Zahnlücken 6 und auf die Zähne 4 gegossen. Ein seitliches Abfließen der Vergußmasse 19 wird durch die Nasenbereiche 16, 17 verhindert. Nach einem Aushärtevorgang für die Vergußmasse kann in einem abschließenden Arbeitsschritt eine Oberflächenbearbeitung vorgesehen sein, um beispielsweise eine ebene Oberfläche für die Zahnstange 1 zu schaffen, die den Anforderungen genügt, die beispielsweise an eine Luftlagerfläche gestellt werden.After the plate elements 7 . 8th into the profile rail 12 were used and, where appropriate, a distortion of the plate elements 7 . 8th by means of a receiving shaft 18 enforced traction means, finds a potting of the toothed top of the rack 1 instead of. For this purpose, a shapeless potting compound 19 in the 5 partially sectioned, in the tooth gaps 6 and on the teeth 4 cast. A lateral flow of potting compound 19 gets through the nose areas 16 . 17 prevented. After a curing process for the potting compound may be provided in a final step, a surface treatment, for example, a flat surface for the rack 1 to create, which meets the requirements, for example, are placed on an air bearing surface.

Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform der Profilschiene 12 sind jeweils randseitige Lagerflächen 15 ausgebildet, die beispielsweise als Abwälzflächen für einen nicht dargestellten Läufer dienen, der über Rollen in schiebebeweglicher Verbindung mit den Lagerflächen 15 der Profilschiene 12 steht. Vorteilhaft ist es, wenn die Lagerflächen 15 bereits bei der Herstellung der Profilschiene 12 eingearbeitet werden. Dies kann beispielsweise durch einen geeigneten Wälzvorgang oder durch entsprechende Auslegung einer Strangpressform gewährleistet werden.At the in 5 illustrated embodiment of the rail 12 are each marginal storage areas 15 formed, for example, serve as rolling surfaces for a runner, not shown, the role of sliding in sliding connection with the bearing surfaces 15 the profile rail 12 stands. It is advantageous if the storage areas 15 already in the production of the rail 12 be incorporated. This can be ensured for example by a suitable rolling process or by appropriate design of an extrusion mold.

Bei der in der 6 dargestellten zweiten Ausführungsform einer Zahnstange 101 weisen die Plattenelemente 107 und 108 keine randseitigen Nasenbereiche auf, vielmehr sind die Plattenelemente 107, 108 vorzugsweise für die Verwendung in einer entsprechenden Profilschiene 112 vorgesehen. Dabei sind die U-Schenkel der U-förmig profilierten Profilschiene 112 derart ausgebildet, dass sie sowohl die zur Ausbildung von Zahnlücken dienenden Plattenelemente 108 als auch die zur Ausbildung von Zähnen 104 dienenden Plattenelemente 107 in eine Richtung orthogonal zur Haupterstreckungsachse 102 überragen. Somit bildet die Profilschiene 112 seitliche Begrenzungen für die Zähne 104 und die Zahnlücken 106. Damit kommt der Profilschiene 112 eine zusätzliche Funktion als Begrenzung für die in der 6 nicht dargestellte Vergussmasse während der Durchführung des Vergußvorgangs zu.When in the 6 illustrated second embodiment of a rack 101 have the plate elements 107 and 108 no marginal nose areas, but rather the plate elements 107 . 108 preferably for use in a corresponding rail 112 intended. The U-legs of the U-shaped profiled rail 112 designed such that they both serve to form tooth spaces plate elements 108 as well as for the formation of teeth 104 serving plate elements 107 in a direction orthogonal to the main axis of extension 102 overtop. Thus, the profile rail forms 112 lateral limits for the teeth 104 and the tooth gaps 106 , This is the profile rail 112 an additional function as a limitation for in the 6 not shown potting compound during the execution of the Vergussvorgangs.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die Zahnstange durch Plattenelemente gebildet, die alle die gleiche Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Plattenelemente mit paarweise in einer Richtung quer zur späteren Haupterstreckungsachse voneinander beabstandeten Ausnehmungen zu versehen. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sie unterschiedliche Abstände zu den Zahnflanken aufweisen. Für die Herstellung des Stators werden die Plattenelemente jeweils abwechselnd mit der oberen oder der unteren Ausnehmung auf ein Zugmittel aufgeschoben. Durch die Beabstandung der beiden Ausnehmungen kann die gewünschte Zahnstruktur an der Zahnstange mit einem einzigen Plattenelementtyp realisiert werden.In an embodiment of the invention, not shown, the rack is formed by plate members, which all have the same geometry. For example, it may be provided to provide the plate elements with recesses spaced apart in pairs in a direction transverse to the later main extension axis. The recesses are preferably arranged such that they have different distances from the tooth flanks. For the production of the stator, the plate elements are each slid alternately with the upper or the lower recess on a traction means. By spacing the two recesses, the desired tooth structure on the rack can be realized with a single type of plate element.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10133872 A1 [0002]

Claims

Rack for a linear direct drive, with one along a main extension axis ( 2 ; 102 ) extended body ( 3 ; 103 ) on which teeth ( 4 ; 104 ) are formed whose tooth flanks ( 5 ; 105 ) transverse to the main axis of extension ( 2 ; 102 ) and opposing tooth flanks ( 5 ; 105 ) of adjacent teeth ( 4 ; 104 ) in each case a tooth gap ( 6 ; 106 ), the basic body ( 3 ; 103 ) of strung plate elements ( 7 . 8th ; 107 . 108 ), characterized in that opposing surfaces ( 13 . 14 ) of adjacent plate elements ( 7 . 8th ; 107 . 108 ) perpendicular to the main axis of extension ( 2 ; 102 ) are aligned.

Rack according to claim 1, characterized in that at least those for the formation of teeth ( 4 ; 104 ) plate elements ( 7 ; 107 ) are made of a ferromagnetic material.

Rack according to claim 1, characterized in that the tooth flank ( 5 ; 105 ) with the surface formed on an adjacent plate element ( 13 . 14 ) forms a common surface, in particular a common plane.

Rack according to claim 1, 2 or 3, characterized in that between the opposing surfaces ( 13 . 14 ) of adjacent plate elements ( 7 . 8th ; 107 . 108 ) An insulating layer is formed.

Rack according to one of the preceding claims, characterized in that a division ( 9 ) the teeth ( 4 ; 104 ) and / or a division ( 10 ) of the tooth gaps ( 6 ; 106 ) of the thickness of the plate elements ( 7 . 8th ; 107 . 108 ) is determined.

Rack according to one of the preceding claims, characterized in that a distance between the tooth flanks ( 6 ; 106 ) the thickness of the plate elements ( 7 . 8th ; 107 . 108 ) corresponds.

Rack according to one of the preceding claims, characterized in that the plate elements ( 7 . 8th ; 107 . 108 ) at least one recess ( 11 ) for receiving one along the main axis of extension ( 2 ; 102 ) of the basic body ( 3 ; 103 ) aligned traction means, for a determination of the juxtaposed plate elements ( 7 . 8th ; 107 . 108 ) is trained.

Rack according to one of the preceding claims, characterized in that the plate elements ( 7 . 8th ; 107 . 108 ) at one in the main axis of extension ( 2 ; 102 ) aligned, preferably U-shaped profiled, rail ( 12 ; 112 ), in particular recorded, are.

Rack according to claim 8, characterized in that the profile rail ( 12 ; 112 ) at least one along the main axis of extension ( 2 ; 102 ) aligned storage area ( 15 ), which is designed as a rolling surface for a linear bearing.

Rack according to one of the preceding claims, characterized in that adjacent plate elements ( 7 . 8th ; 107 . 108 ) are cohesively connected to each other.

Rack according to one of the preceding claims, characterized in that on the teeth ( 4 ) and / or the tooth gaps ( 6 ) marginal nasal areas ( 16 ) formed in the alignment of the plate elements ( 7 . 8th ) to the main body ( 3 ) form a trough-like depression.

Rack according to claim 11, characterized in that the trough-like depression of the basic body ( 3 ) is filled with a non-ferromagnetic filling, in particular a plastic filling, to form a substantially closed, preferably flat, surface.

Linear direct drive with a stature and with a rotor, which along a main axis of extension ( 2 ; 102 ) of the stator is arranged to be movable relative to the stature and wherein the stature and / or the rotor comprise at least one solenoid coil which can be electrically energized for generating driving forces, characterized in that the stature and / or the rotor have a toothed rack ( 1 ; 101 ) according to any one of the preceding claims.