DE102011003571A1

DE102011003571A1 - Fahreinrichtung sowie eine mit der Fahreinrichtung bereitgestellte Bauteilanordnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011003571A1
Application number: DE102011003571A
Authority: DE
Inventors: Richard Adrianus Johannes VAN DER BURG; Elena Andreevna Lomonova; Koen Joseph MEESSEN; Johannes Jacobus Hubertus Paulides
Original assignee: Assembleon BV
Current assignee: Assembleon BV
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2011-11-03
Also published as: US20110194923A1; US8587161B2; NL2004226C2; JP2011167062A

Abstract

Eine Fahreinrichtung umfasst zumindest ein erstes Bauteil mit Hauptmagneten und ein zweites Bauteil mit Spulen. Die Hauptmagnete sind in einem Raster von Reihen und Spalten angeordnet, wobei die Hauptmagnete in angrenzenden Reihen gegensätzlich gepolt und in Bezug auf einander versetzt angeordnet sind. Die Spulen sind erregbar, um das erste Bauteil in Bezug auf das zweite Bauteil in eine Richtung parallel zu den Reihen sowie in eine Richtung parallel zu den Spalten zu bewegen. Hilfsmagnete derselben Polung sind in zumindest einer Anzahl von Reihen zwischen den Hauptmagneten angeordnet, wobei die Stärke des magnetischen Felds der besagten Hilfsmagnete sich von derjenigen der Hauptmagnete unterscheidet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahreinrichtung, umfassend zumindest ein erstes Bauteil mit Hauptmagneten und Hilfsmagneten und ein zweites Bauteil mit Spulen, dessen Hauptmagnete in einem Raster aus Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei zumindest Hauptmagnete in angrenzenden Reihen gegensätzlich gepolt sind und zueinander versetzt angeordnet sind, während Hilfsmagneten der selben Polung zwischen dem Hauptmagneten in zumindest einer Anzahl von Reihen angeordnet sind, wobei sich die Stärke des magnetischen Feldes der besagten Hilfsmagnete von derjenigen der Hauptmagnete unterscheidet, und wobei die Spulen erregbar sind, um das erste Bauteil in Bezug auf das zweite Bauteil in eine Richtung parallel zu den Reihen sowie in eine Richtung parallel zu den Spalten zu bewegen.
Die Erfindung betrifft auch eine Bauteilanordnungsvorrichtung, die mit einer solchen Fahreinrichtung bereitgestellt wird.
Bei einer solchen Vorrichtung, welche aus US 2005/077786 A1 bekannt ist, sind Hauptmagnete und Hilfsmagnete in x, y Rastern angeordnet. Aufgrund der Gegenwart der in Reihen angeordneten Hilfsmagnete ist die Veränderung des magnetischen Feldes über die verschiedenen Reihen unterschiedlich von derjenigen über die verschiedenen Spalten, so dass die magnetischen Kräfte, die bei Bewegung in eine Richtung parallel zu den Reihen als ein Ergebnis der Erregung der Spulen auftreten, verschieden sind von den magnetischen Kräften, die bei Bewegung in eine Richtung parallel zu den Spalten auftreten.
Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung ist, dass die Rasterstruktur relativ komplex ist, so dass die Herstellung solcher Raster relativ kompliziert und teuer ist.
Es eine Aufgabe der Erfindung eine Fahreinrichtung bereitzustellen, die eine relativ einfache Rasterstruktur aufweist und mittels welcher es einfach ermöglicht ist, eine Veränderung in dem magnetischen Feld über die verschiedenen Reihen zu realisieren, die sich von derjenigen über die verschiedenen Spalten unterscheidet.
Diese Aufgabe wird mittels der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung dadurch gelöst, dass das erste Bauteil eine Anzahl von kreisscheibenförmigen magnetischen Segmenten umfasst und dass Permanentmagnete zwischen den Segmenten angeordnet sind, wobei an einander angrenzende Permanentmagnete gegensätzlich in eine Richtung parallel zu den Spalten gepolt sind, während die Segmente die Hauptmagnete und die Hilfsmagnete ausbilden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Hilfsmagneten nur in Reihen mit einer Polungsrichtung zwischen den Hauptmagneten bereitgestellt werden, während keine Hilfsmagneten in Reihen mit einer anderen Polungsrichtung bereitgestellt sind.
Vorzugsweise sind die Hilfsmagnete jedoch in allen Reihen zwischen den Hauptmagneten angeordnet, wobei die Hilfsmagnete alle dieselbe Polung wie die Hauptmagnete und ein schwächeres magnetisches Feld als die Hauptmagnete in der fraglichen Reihe aufweisen. Aufgrund dieser Anordnung der Hilfsmagnete, sind Hilfsmagnete mit einer anderen Polung als die Hauptmagnete zwischen den Hauptmagneten in den Spalten angeordnet.
Demzufolge unterscheidet sich die Änderung des magnetischen Feldes über die verschiedenen Reihen von derjenigen über die verschiedenen Spalten, so dass sich auch die Kräfte, die bei Bewegung in eine Richtung parallel zu den Reihen auftreten, von den Kräften unterscheiden, die bei Bewegung in eine Richtung parallel zu den Spalten auftreten. Aufgrund der Gegenwart der verhältnismäßig schwachen Hilfsmagneten ist der Unterschied zwischen den magnetischen Kräften zweier angrenzender Reihen größer als der Unterschied der magnetischen Kräfte zwischen zwei angrenzenden Spalten.
Die Reihen und Spalten können in einer x-y Ebene oder in einem zylindrischen Raster angeordnet sein, wobei sich die Reihen und Spalten in axialer Richtung erstrecken können.
Es sei vermerkt, dass bei einer Fahreinrichtung wie sie aus US-Patent Nr. US 5,952,744 B1 bekannt ist, die Magnete in einem zylindrischen Raster angeordnet sind, wobei der Abstand der Magnete in umfänglicher Richtung dem Abstand der Magnete in axialer Richtung gleicht. In Umfangsrichtung gesehen sind die Magnete in Reihen angeordnet und in axialer Richtung gesehen sind die Magnete in Spalten angeordnet. Magnete in angrenzenden Reihen und in angrenzenden Spalten sind gegensätzlich gepolt und versetzt zueinander angeordnet. Das zweite Bauteil umfasst erste Spulen, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Das erste Bauteil wird durch Erregung der ersten Spulen veranlasst, sich in eine axiale Richtung zu bewegen. Das zweite Bauteil umfasst ferner zweite Spulen, welche sich in axialer Richtung erstrecken. Das erste Bauteil wird durch Erregung der zweiten Spulen veranlasst, in Umfangsrichtung zu rotieren.
Ein Vorteil einer solchen Fahreinrichtung ist es, dass es möglich ist, eine Bewegung in zwei, vorzugsweise zueinander senkrechte Richtungen auszuführen.
Eine Beschränkung der bekannten Fahreinrichtung ist jedoch der Umstand, dass die gleiche Fluktuation des magnetischen Feldes, die durch das erste Bauteil erzeugt wird, sowohl bei besagter Rotation als auch während besagter axialer Bewegung auftritt, aufgrund dessen treten die gleichen magnetischen Kräfte in Umfangsrichtung wie in axialer Richtung auf.
Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil um eine Rotationsachse bezüglich des zweiten Bauteils drehbar ist, und dass die Spalten sich parallel zu der Rotationsachse und die Reihen sich konzentrisch um die Rotationsachse erstrecken.
Da die konzentrischen Reihen zwischen den Hauptmagneten angeordnete Hilfsmagnete derselben Polung aufweisen, wird eine größere Variation in dem magnetischen Feld bei Bewegung in axialer Richtung als bei Bewegung in Rotationsrichtung erzielt. Dementsprechend könnten größere Kräfte in axialer Richtung ausgeübt werden. In dem Fall, dass die axiale Richtung in Vertikalrichtung verläuft, ist es möglich die Schwerkraft zu überwinden, was nicht unbedingt bei Rotation der Fall ist.
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die kreisscheibenförmigen Segmente als weich-magnetische Segmente ausgebildet sind.
Die Anordnung von Segmenten und dazwischen angeordneten Permanentmagneten ermöglicht einen einfachen Aufbau des ersten Bauteils.
Durch Verwendung von Permanentmagneten eines relativ einfachen Aufbaus und speziell geformter Segmente ist es beispielsweise möglich, praktisch jede gewünschte Zusammensetzung von Hauptmagneten und Hilfsmagneten zu realisieren. Die Feldlinien der Permanentmagneten durchdringen die Segmente und erstrecken sich in radialer Richtung von den besagten Segmenten.
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment zumindest zwei Hauptmagnete umfasst, die näher an den Spulen des zweiten Bauteils angeordnet sind als die Hilfsmagnete, welche zwischen den Hauptmagneten angeordnet sind.
Durch Positionierung der Hilfsmagnete in einem größeren Abstand von den Spulen als die Hauptmagnete, sind die zwischen den Spulen und den Hilfsmagneten auftretenden Kräfte kleiner als die zwischen den Spulen und den Hauptmagneten auftretenden Kräfte. Die Hilfsmagnete und die Hauptmagnete können aus demselben magnetischem Material angeordnet sein.
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment zumindest zwei Hauptmagnete umfasst, die in axialer Richtung gesehen eine größere Dicke als die Hilfsmagnete aufweisen, welche zwischen den Hauptmagneten angeordnet sind.
Aufgrund besagter größerer Dicker erzeugen der Hauptmagnet ein größeres magnetisches Feld als der Hilfsmagnet. Die dickeren Hauptmagnete eines Segments sind gegenüber dünneren Hilfsmagneten eines anderen Segments positioniert, so dass ein kompakter Aufbau erzielt wird.
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Permanentmagnet eine einheitliche Dicke aufweist.
Dadurch wird ein im Wesentlichen konstantes magnetisches Feld zu den Segmenten mittels der Permanentmagnete geleitet.
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die kreisscheibenförmigen Segmente Permanentmagnete sind, welche in einer Querrichtung zu der Rotationsachse gepolt sind.
Die kreisscheibenförmigen Bauteile können einfach, mit stärkeren und schwächeren magnetischen Teilen ausgestattet sein, die die Hauptmagnete bzw. die Hilfsmagnete bilden. Das erste Bauteil kann in einfacher Weise durch übereinander Schichtung von radial- bzw. axial gepolten Magneten ausgebildet sein.
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die kreisscheibenförmigen Segmente zwei halbkreisförmige Teile aufweisen, die an beiden Seiten einer Ebene angeordnet sind, welche durch die Rotationsachse verläuft, und dass die halbkreisförmigen Teile in gegensätzliche Richtungen quer zu der besagten Ebene gepolt sind.
Seiten der Magnete, nahe der besagten Ebene, bilden die Hilfsmagnete während die von der besagten Ebene beabstandeten Seiten die Hauptmagnete bilden.
Solche ersten kreisscheibenförmigen Segmente sind verhältnismäßig einfach herzustellen.
Die Erfindung betrifft auch eine Bauteilanordnungsvorrichtung, die mit einer solchen Fahreinrichtung bereitgestellt wird, wobei das erste Bauteil einen sich in axialer Richtung erstreckenden Luftdurchlass zur Erzeugung eines Unterdrucks an einem Ende aufweist, um im Betrieb ein Bauteil aufzunehmen.
Eine solche Bauteilanordnungsvorrichtung ist zur Aufnahme und Platzierung von Bauteilen geeignet, beispielsweise einem Schichtträger wie eine elektronische Leiterplatte (PCB). Der Luftdurchlass erstreckt sich vorzugsweise durch die Zentren der Segmente.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung detaillierter erklärt, in welcher:
1A und 1B eine schematische Darstellung einer Abwicklung der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung bzw. eine graphische Darstellung des Magnetflusses während einer Rotation zeigt, sind;
2A und 2B eine schematische Darstellung einer Abwicklung der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung bzw. eine graphische Darstellung des Magnetflusses während einer Translationsbewegung sind;
3 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des ersten Bauteils der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung ist;
4 eine schematische Darstellung der Abwicklung des ersten Bauteils gemäß 3 ist;
5A–5G perspektivische Darstellungen anderer Ausführungsformen von Segmenten als Bestandteil des ersten Bauteils gemäß 3 sind;
6 eine Frontalansicht des ersten Bauteils der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung ist;
7A–7B Schnittdarstellungen einer weiteren Ausführungsform von Magneten für ein erstes Bauteil der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung sind;
8A und 8B Ansichten eines Längsschnitts und eines Querschnitts eines zweiten Bauteils der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung sind.
Entsprechende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen in den Figuren versehen.
1A–2A zeigen schematische Darstellungen einer Abwicklung eines zylindrischen Rasters 1 eines ersten Bauteils der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung. Das Raster 1 umfasst Reihen 2, 3 und Spalten 4, 5. Die Reihen 2, 3 erstrecken sich in einer umfänglichen Richtung 9, während sich die Spalten 4, 5 in einer Z-Richtung erstrecken. Die Reihen 2, 3 und die Spalten 4, 5 erstrecken sich quer zueinander.
Jede Reihe 2 umfasst abwechselnd angeordnete Hauptmagnete 6 und Hilfsmagnete 7, welche in einer Richtung quer zu der Zeichenebene gepolt sind, die Nordpole N, n dieser Magnete sind in den Figuren dargestellt. Die Reihen 3 sind zwischen den Reihen 2 angeordnet. Jede Reihe 3 weist abwechselnd angeordnete Hauptmagnete 8 und Hilfsmagnete 9 auf, die in eine Richtung quer zu der Zeichenebene gepolt sind, die Südpole Z, z dieser Magnete sind in den Figuren dargestellt. Die Reihen 3, 2 sind zueinander derart versetzt angeordnet, dass jede Spalte 4 zwischen Hauptmagneten 6 verschiedener Reihen 2 einen Hilfsmagnet 9 der Reihe 3, der zwischen den Reihen 2 angeordnet ist, aufweist. Demzufolge weist jede Spalte 4 abwechselnd angeordnete Hauptmagnete 6 und Hilfsmagnete 7 auf, die Pole N, z dieser Magnete sind in den Figuren dargestellt. Jede Spalte 5 weist abwechselnd angeordnete Hilfsmagnete 7 und Hauptmagnete 8 auf, die Pole n, Z dieser Magnete sind in den Figuren dargestellt.
Die Hilfsmagnete 7, 9 sind weniger stark als die Hauptmagnete 6, 8, so dass das mittels der Hilfsmagnete 7, 9 bereitgestellte magnetische Feld schwächer ist.
Die Fahreinrichtung weist ferner ein zweites Bauteil mit einer Anzahl von ersten gestreckten Spulen 10 auf, die sich parallel und gegenüberliegend zu den Spalten 4, 5 erstrecken. Eine solche Spule ist in 1A schematisch dargestellt. Das zweite Element weist ferner eine Anzahl von zweiten gestreckten Spulen 11 auf, die sich parallel zu den Reihen 2, 3 erstrecken. Eine solche Spule 11 ist schematisch in 2A dargestellt.
In der graphischen Darstellung der 18 ist der Fluss Φ_θ gegenüber einem Rotationswinkel O des ersten Bauteils in Bezug auf das zweite Bauteil eingezeichnet. Die Rotation des ersten Bauteils in Bezug auf das zweite Bauteil wird in bereits bekannter Weise mittels einer abwechselnden Erregung der Spulen 10 erzeugt. Dadurch wird eine Spalte 4 und eine Spalte 5 abwechselnd gegenüber der Spule 10, dargestellt in 1A, positioniert. Der Fluss Φ_θ variiert zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert.
In der graphischen Darstellung der 2B ist der Fluss Φ_z gegenüber einer Translationsbewegung in Z-Richtung des ersten Bauteils in Bezug auf das zweite Bauteil eingezeichnet. Die Translationsbewegung des ersten Bauteils in Bezug auf das zweite Bauteil wird in bereits bekannter Weise mittels einer abwechselnden Erregung der Spulen 11 erzeugt. Dadurch wird eine Reihe 2 und eine Reihe 3 abwechselnd gegenüber der Spule 11, dargestellt in 2A, positioniert. Der Fluss Φ_z variiert zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert. Da jede Spalte 4, 5 gegensätzlich gepolte Hauptmagnete und Hilfsmagnete aufweist, während jede Reihe 2, 3 in der gleichen Richtung gepolte Hauptmagnete und Hilfsmagnete aufweist, ist der maximale Fluss Φ_θ kleiner als der maximale Fluss Φ_z.
3 ist eine perspektivische Darstellung des ersten Bauteils 21 der erfindungsgemäßen Fahreinrichtung, welches eine Anzahl von kreisscheibenförmigen Segmenten 22, 23 und zwischen den Segmenten 22, 23 angeordneten Permanentmagnete 24 umfasst. 5A zeigt eine perspektivische Darstellung eines aus weich-magnetischem Material ausgebildeten Segments 22, 23. Wie 5A eindeutig zeigt, umfasst jedes Segment 22, 23 eine kreisrunde Scheibe mit abgeflachten geraden Kanten 25 an zwei gegenüberliegenden Seiten. Zwischen den besagten Kanten 25 sind gebogene Kanten 26 angeordnet.
Das erste Bauteil 21 hat eine gestreckte Gestalt und ist um eine Rotationsachse 27 drehbar. Jeder Permanentmagnet 24 ist in einer Richtung P parallel in Bezug auf die Rotationsachse 27 gepolt, wobei die auf beiden Seiten eines Segments 22 angeordneten Permanentmagnete in Richtungen P von einander weg gepolt sind und wobei die auf beiden Seiten eines Segments 23 angeordneten Permanentmagnete in Richtungen P zueinander gepolt sind. Demzufolge fungieren die Segmente 22 als Südpole z, Z und die Segmente 23 fungieren als Nordpole n, N, wobei sich die Magnetfeldlinien von den Kanten 25, 26 quer zu der Rotationsachse 27 erstrecken. Da die Segmente 22, 23 gerade Kanten 25 aufweisen, welche näher zu der Rotationsachse 27 angeordnet sind und somit weiter von den Spulen des zweiten Bauteils, welche das erste Bauteil 21 umschließen, entfernt sind, ist das magnetische Feld der Kanten 25 schwächer als das der gebogenen Kanten 26. Die geraden Kanten 25 bilden schwächere Hilfsmagnete mit einem Pol n, z während die gebogenen Kanten 26 Hauptmagnete mit einem Pol N, Z bilden. Die als Südpole fungierenden Segmente 22 sind um 90° um die Rotationsachse im Bezug auf die als Nordpole fungierenden Segmenten 23 gedreht, so dass, in axialer Richtung gesehen, die Hilfsmagnete einer Polung zwischen Hauptmagneten einer anderen Polung angeordnet sind. Dies ist eindeutig in 4 dargestellt, die eine Abwicklung des ersten Bauteils 21 zeigt.
Die Betätigung einer mittels des ersten Bauteils 21 bereitgestellten Fahreinrichtung ist vergleichbar zu derjenigen der anhand der 1A–2B beschriebenen Fahreinrichtung.
Die 5B und 5C zeigen alternative Ausführungsformen der Segmente 22, 23, wobei das Element 28, dargestellt in 5B, gerade Kanten 29 aufweist, die eine V-förmige Vertiefung bilden, welche sich zwischen den gebogenen Kanten 26 erstreckt. Die V-Form liegt in einer in Bezug auf die Rotationsachse parallelen Ebene. Das Segment 30, dargestellt in 5C, weist eine V-förmige Vertiefung 31 auf, welche sich zwischen den gebogenen Kanten 26 erstreckt und dessen V-Form in einer in Bezug auf die Rotationsachse schrägen Ebene liegt. Aufgrund der unterschiedlichen Formen werden die Magnetlinien unterschiedlich verlaufen. Der Verlauf des magnetischen Flusses bei Rotation um die Rotationsachse 27 und auch bei einer Translationsbewegung in eine Richtung parallel in Bezug auf die Rotationsachse 27 kann durch Rechnung oder durch ein Experiment für jede einzelne Form bestimmt werden. Ein Abfall der Differenz des Flusses bei Bewegung in eine Richtung wird einen Anstieg der Differenz des Flusses und konsequenterweise einen Anstieg der bei Bewegung in der anderen Richtung auftretenden Kräfte zur Folge haben.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines ersten Bauteils 41 einer erfindungsgemäßen Fahreinrichtung, welches eine Anzahl von kreisscheibenförmigen Segmenten 42, 43 und zwischen den Segmenten 42, 43 angeordneten Permanentmagnete 44 aufweist. Die Segmente 42, 43 sind aus weich-magnetischem Material ausgebildet. Das erste Bauteil 41 hat eine gestreckte Gestalt und ist um eine Rotationsachse 45 drehbar. Jedes Segment 42, 43 weist zwei (in axialer Richtung gesehen) dickere Teile 46 und zwischen den dickeren Teilen 46 angeordnete dünnere Teile 47 auf. Die dickeren Teile 46 der Segmente 42 sind gegenüberliegend den dünneren Teilen 47 der Segmente 43 angeordnet und umgekehrt.
Demzufolge weisen die zwischen den Segmenten 42, 43 angeordneten Permanentmagnete 44 eine, in Umfangsrichtung gesehen, im Wesentlichen gleich bleibende Dicke auf. Jeder Permanentmagnet 44 ist in einer sich parallel in Bezug auf die Rotationsachse 45 verlaufenden Richtung P gepolt, wobei die auf beiden Seiten eines Segments 42 angeordneten Permanentmagnete 44 in Richtungen P von einander weg gepolt sind, und wobei die auf beiden Seiten eines Segments 43 angeordneten Permanentmagnete 44 in Richtungen P zueinander gepolt sind. Demzufolge fungieren die Segmente 42 als Südpole Z und die Segmente 43 fungieren als Nordpole N, wobei sich die Magnetfeldlinien von den Segmenten 42, 43 quer in Bezug auf die Rotationsachse 45 erstrecken. Da das magnetische Feld der dickeren Teile 46 stärker ist als das der dünneren Teile 47, bilden die dickeren Teile 46 der Segmente die Hauptmagnete, während die dünneren Teile die Hilfsmagnete bilden. In axialer Richtung gesehen sind Hilfsmagnete einer Polung zwischen Hauptmagneten einer anderen Polung angeordnet.
7A–7B zeigen Querschnittansichten von ersten kreisscheibenförmigen Permanentmagneten 51, 61, welche anstelle der weich-magnetischen Segmente 23 bzw. 24 zwischen den axialgepolten Magneten platziert werden können. Die Magnete 24 bilden zweite kreisscheibenförmige Permanentmagnete. Die Permanentmagnete 71, 81 weisen jeweils zwei Teile 52, 62 auf. Die magnetische Polung in jedem der besagten Teile 52, 62 ist parallel, so dass die Magnetfeldlinien zueinander parallel verlaufen. Die Magnetfeldlinien zweier Teile 72, 82, die über eine Verbindungsfläche 53, 63 verbunden sind, verlaufen voneinander weg bzw. zueinander hin, aus diesem Grund ist das magnetische Feld in der Nähe der Verbindungsfläche 53, 63 weniger stark und die Hilfsmagnete n, z sind an dieser Stelle ausgebildet, während die Hauptmagnete N, Z in einiger Entfernung von der Verbindungsfläche 53, 63 beabstandet sind. Jeder Magnet 51 ist zwischen zwei in axialen Richtungen P zueinander hin gepolten Magneten 24 angeordnet, während die Magnete 61 zwischen zwei in axialen Richtungen P voneinander weg gepolten Magneten 24 angeordnet sind.
8A und 8B zeigen ein zweites Bauteil 71 einer erfindungsgemäßen Fahreinrichtung, wobei das zweite Bauteil 71 eine röhrenförmige Haltevorrichtung 72 aufweist, die sich um eine Mittelachse 73 erstreckt. Die Haltevorrichtung 72 umfasst einen zylindrischen Durchlass 74, in dem ein erstes Element wie oben beschrieben positioniert werden kann. Die Haltevorrichtung 72 weist eine Anzahl von ringförmigen Spulen A, B, C, A', B', C' auf, die jeweils um die Mittelachse 73 verlaufen. Besagte Spulen A, B, C, A', B', C' funktionieren auf dieselbe Weise wie die in 2A gezeigte Spule 11. Die Spulen A, B, C, A', B', C' werden in einer versetzen Weise gemäß einem Dreiphasensystem erregt, wodurch eine Rotation um die Mittelachse 73 bewerkstelligt wird.
Die Haltevorrichtung 72 weist ferner eine Anzahl von gestreckten Spulen D, E, F auf, die sich in axialer Richtung des zylindrischen Durchlasses 74 erstrecken. Die Spulen D, E, F funktionieren auf dieselbe Weise wie die in 1A dargestellte Spule 10. Die Spulen D, E, F werden in einer versetzen Weise gemäß einem Dreiphasensystem erregt, wodurch eine Bewegung in Richtung der Mittelachse 73 bewerkstelligt wird.
Mittels gleichzeitiger Erregung der Spulen A, B, C, A', B', C' und der Spulen D, E, F kann eine zufällige spiralenförmige Bewegung bewerkstelligt werden.
Die erfindungsgemäße Fahreinrichtung ist beispielsweise zur Benutzung in einer bekannten Bauteilanordnungsvorrichtung geeignet, die einen sich durch das erste Bauteil erstreckenden länglichen Luftdurchlass 101 (s. 5A) zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Nähe eines Endes des ersten Bauteils aufweist, um ein Bauteil aufzunehmen.
Es ist ebenfalls möglich die Reihen und Spalten in einem Winkel zueinander anzuordnen, der von 90° unterschiedlich ist.
Obwohl das magnetische Feld der Hilfsmagnete vorzugsweise schwächer ist als das magnetische Feld der Hauptmagnete, ist es ebenfalls möglich, dass das magnetische Feld der Hilfsmagnete stärker ist, beispielsweise in dem Fall, dass die Hilfsmagnete zwischen Hauptmagneten ausschließlich in Reihen mit einer Polungsrichtung angeordnet sind, während keine Hilfsmagneten in Reihen mit einer anderen Polungsrichtung angeordnet sind.
Es ist ebenfalls möglich, dass sich die Reihen in axialer Richtung erstrecken.
Es ist ferner möglich, eine Fahreinrichtung auszubilden, um Bewegungen in einer x, y Ebene anstelle von Bewegungen um und parallel zu der Rotationsachse zu realisieren, in diesem Fall erstrecken sich die Reihen in der x-Richtung und die Spalten in der y-Richtung. In diesem Fall werden die in der x-Richtung aufgebrachten Kräfte kleiner sein, als die in der y-Richtung aufgebrachten Kräfte.
Es ist ebenfalls möglich, ein unbewegliches erstes Bauteil zu verwenden und eine Relativbewegung des zweiten Bauteils in Bezug auf das erste Bauteil zu bewerkstelligen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2005/077786 A1 [0003]
US 5952744 B1 [0011]

Claims

Fahreinrichtung umfassend zumindest ein erstes Bauteil mit Hauptmagneten (6, 8) und Hilfsmagneten (7, 9) und ein zweites Bauteil mit Spulen (10, 11), wobei die Hauptmagnete (6, 8) in einem Raster von Reihen (2, 3) und Spalten (4, 5) angeordnet sind, wobei zumindest die in angrenzenden Reihen (2, 3) angeordneten Hauptmagnete (6, 8) gegensätzlich gepolt und in Bezug auf einander versetzt angeordnet sind, während die Hilfsmagnete (7, 9) der selben Polung zwischen den Hauptmagneten (6, 8) in zumindest einer Anzahl von Reihen (2, 3) angeordnet sind, wobei die Stärke des magnetischen Felds der besagten Hilfsmagnete (7, 9) sich von derjenigen der Hauptmagnete (6, 8) unterscheidet, wobei die Spulen (10, 11) erregbar sind, um das erste Bauteil in Bezug auf das zweite Bauteil in eine Richtung parallel zu den Reihen (2, 3) sowie in eine Richtung parallel zu den Spalten (4, 5) zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil eine Anzahl von kreisscheibenförmigen magnetischen Segmenten (22, 23, 42, 43, 51, 61) und zwischen besagten Segmenten angeordnete Permanentmagnete (22, 44) aufweist, dass aneinander angrenzende Permanentmagnete (22, 44) in axialer Richtung gegensätzlich gepolt sind, und dass die Segmente (22, 23, 42, 43, 51, 61) die Hauptmagnete und die Hilfsmagnete bilden.
Fahreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil um eine Rotationsachse in Bezug auf das zweite Bauteil drehbar ist, dass die Spalten parallel zu der Rotationsachse verlaufen und dass die Reihen sich konzentrisch um die Rotationsachse erstrecken.
Fahreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisscheibenförmigen Segmente (22, 23, 42, 43) weich-magnetische Segmente sind.
Fahreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment zumindest zwei Hauptmagnete umfasst, die näher an den Spulen (10, 11) des zweiten Bauteils angeordnet sind als die zwischen den Hauptmagneten angeordneten Hilfsmagnete.
Fahreinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment zumindest zwei Hauptmagnete aufweist, welche in axialer Richtung gesehen, eine größere Dicke aufweisen als die zwischen den Hauptmagneten angeordneten Hilfsmagnete.
Fahreinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Permanentmagnet eine im Wesentlichen einheitliche Dicke aufweist.
Fahreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisscheibenförmigen Segmente (51, 61) Permanentmagnete sind, die in einer Richtung quer zu der Rotationsachse (27, 45) gepolt sind.
Fahreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisscheibenförmigen Segmente (51, 61) zwei halbkreisförmige Teile (52, 62) aufweisen, die auf beiden Seiten eine Ebene (53, 63) angeordnet sind, die durch die Rotationsachse verläuft, und dass die halbkreisförmigen Teile (52, 62) in gegensätzliche Richtungen quer zu der besagten Ebene (53, 63) gepolt sind.
Bauteilanordnungsvorrichtung mit einer Fahreinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil einen in axialer Richtung verlaufenden Luftdurchlass (101) zur Erzeugung eines Unterdrucks an einem Ende aufweist, um im Betrieb ein Bauteil aufzunehmen.