DE102011051020B4 - DC linear actuator - Google Patents

DC linear actuator Download PDF

Info

Publication number
DE102011051020B4
DE102011051020B4 DE102011051020.6A DE102011051020A DE102011051020B4 DE 102011051020 B4 DE102011051020 B4 DE 102011051020B4 DE 102011051020 A DE102011051020 A DE 102011051020A DE 102011051020 B4 DE102011051020 B4 DE 102011051020B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil
linear
guide
yoke
carriage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102011051020.6A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102011051020A1 (en
Inventor
Christoph Schäffel
Dominik Karolewski
Michael Katzschmann
Amado Wittingham
Dr. Bornmann Volker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imms Institut fur Mikroelektronik- und Mechat De
Original Assignee
IMMS INST fur MIKROELEKTRONIK und MECHATRONIK SYSTEME GGMBH IMMSGGMBH
Imms Institut fur Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme Ggmbh (immsggmbh)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IMMS INST fur MIKROELEKTRONIK und MECHATRONIK SYSTEME GGMBH IMMSGGMBH, Imms Institut fur Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme Ggmbh (immsggmbh) filed Critical IMMS INST fur MIKROELEKTRONIK und MECHATRONIK SYSTEME GGMBH IMMSGGMBH
Priority to DE102011051020.6A priority Critical patent/DE102011051020B4/en
Publication of DE102011051020A1 publication Critical patent/DE102011051020A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102011051020B4 publication Critical patent/DE102011051020B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings

Abstract

Gleichstromlinearantrieb umfassend- einen Läufer mit einer beweglichen Spule (09);- eine Linearführung aus einem nicht magnetisierbarem Material, auf welcher der Läufer geführt ist, mit einer Leiteinrichtung (06) und einem daran beweglichen Wagen (08) zur Aufnahme der Spule (09);- einen Stator, an dem ein Magnetkreis gebildet ist, mit einem mittleren Joch (01), welches sich durch eine von der Spule (09) des Läufers umringte Querschnittsfläche erstreckt, zwei parallele äußere Joche (02), welche jeweils Permanentmagnete (04) tragen, die diametral gegenüberliegend zum mittleren Joch (01) angeordnet sind; wobei die Linearführung am mittleren Joch (01) angebracht ist und sich ebenfalls durch die von der Spule (09) umringte Querschnittsfläche erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Joch (01) einen rechteckigen Querschnitt hat, und dass die Linearführung an die plane Oberseite des mittleren Jochs (01) direkt angekoppelt ist.Direct current linear drive comprising - a rotor with a movable coil (09), - a linear guide made of a non-magnetizable material on which the rotor is guided, with a guide (06) and a carriage (08) movable thereon for receiving the coil (09) a stator, on which a magnetic circuit is formed, with a central yoke (01), which extends through a cross-sectional area surrounded by the coil (09) of the rotor, two parallel outer yokes (02), which each have permanent magnets (04) wear, which are arranged diametrically opposite to the middle yoke (01); the linear guide being mounted on the middle yoke (01) and also extending through the cross - sectional area surrounded by the coil (09), characterized in that the central yoke (01) has a rectangular cross section, and in that the linear guide abuts against the planar upper side of the middle yoke (01) is directly coupled.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstromlinearantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche so genannten elektrodynamischen Linearmotoren sind insbesondere für den kleineren Leistungsbereich mit relativ kurzen Verfahrwegen einsetzbar. Ihre Vorteile liegen vor allem in der hohen Dynamik und der hohen erzeugbaren Kraft.The invention relates to a DC linear drive according to the preamble of claim 1. Such so-called electrodynamic linear motors can be used in particular for the smaller power range with relatively short travel distances. Their advantages lie above all in the high dynamics and the high producible force.

Gattungsgemäße Gleichstromlinearmotoren bzw. -antriebe werden häufig auch als Schwingspul-, voice-coil- oder moving-coil-Aktoren bzw. -Motoren bezeichnet. Ihr Wirkprinzip - das elektrodynamische Prinzip - ist bereits seit langer Zeit bekannt. Dabei wirkt eine Kraft (Lorentzkraft) auf eine stromdurchflossene Spule, welche sich in einem Magnetfeld befindet. Die Kraft und Richtung der Bewegung des Läufers ist direkt abhängig von der Richtung und der Stärke des Stromflusses durch die Spule.Generic DC linear motors or drives are often referred to as voice coil, voice coil or moving coil actuators or motors. Their principle of action - the electrodynamic principle - has been known for a long time. In this case, a force (Lorentz force) acts on a current-carrying coil, which is located in a magnetic field. The force and direction of movement of the rotor is directly dependent on the direction and magnitude of current flow through the coil.

Aus der US 4 808 901 A ist ein gattungsgemäßer Linearmotor mit beweglicher Spule bekannt, bei welchem das Joch mit der Spule seitlich neben der Linearführung der beweglichen Plattform angeordnet ist. Die Spule ist an einem seitlichen Vorsprung mit der Plattform verbunden.From the US 4 808 901 A is a generic linear motor with moving coil known in which the yoke is arranged with the coil laterally adjacent to the linear guide of the movable platform. The coil is connected to the platform at a lateral projection.

In der DE 10 2009 018 866 A1 ist ein Linearantrieb der gleichen Gattung offenbart, bei dem der bewegliche Schlitten über ein Koppelteil mit der Spule verbunden ist und das Joch und der Schlitten in Bewegungsrichtung der Spule ebenfalls nebeneinander liegend angeordnet sind.In the DE 10 2009 018 866 A1 a linear drive of the same type is disclosed in which the movable carriage is connected via a coupling part with the coil and the yoke and the carriage are also arranged side by side in the direction of movement of the coil.

Im genannten Stand der Technik ist es nachteilig, dass die Zwangsführung des Schlittens ein Kippmoment aufnehmen muss, da Zwangsführung und Ursprungsort der Kraft voneinander beabstandet sind. Dementsprechend aufwendig ist die Dimensionierung der Zwangsführung. Insbesondere bei Präzisionsantrieben kommt es auf die hohe Genauigkeit der Positionierung an.In the cited prior art, it is disadvantageous that the positive guidance of the carriage must absorb a tilting moment, since forced guidance and the origin of the force are spaced apart from one another. Accordingly consuming is the dimensioning of the forced operation. Precision drives in particular depend on the high accuracy of the positioning.

Aus der DE 10 2006 052 364 A1 ist ein gattungsgemäßer Linearantrieb bekannt, bei welchem eine Hauptführung und eine Nebenführung des Läufers als Wälzkörperführungen vorgesehen sind. Durch den großen Abstand der beiden Führungen voneinander wird eine hohe Präzision der Bewegung und eine Sicherung des Läufers gegen Verdrehen und Verkanten erreicht. Diese Variante ist durch zwei getrennte Wälzkörperführungen relativ aufwendig und teuer in der Herstellung.From the DE 10 2006 052 364 A1 a generic linear drive is known in which a main guide and a secondary guide of the rotor are provided as Wälzkörperführungen. Due to the large distance between the two guides from each other high accuracy of movement and securing the rotor against twisting and tilting is achieved. This variant is relatively complicated and expensive to manufacture due to the two separate rolling element guides.

Bei Synchron- oder Asynchron-Linearmotoren ist das Primärteil zumeist auch als Führungsschiene für das Sekundärteil (Läufer) ausgebildet.In synchronous or asynchronous linear motors, the primary part is usually designed as a guide rail for the secondary part (runners).

Aus der DE 689 09 429 T2 ist ein Linearmotor zur hochgenauen Positionierung einer optischen Leseeinheit bekannt, bei dem das mittlere Joch, das von zwei auf einem Spulenkörper gewickelten Spulen umschlossen wird, in zwei räumlich getrennte, parallele Joche geteilt ist, welche gleichzeitig als Führung für die Spulen dienen, indem sie eine Führungsnut aufweisen, die einen entsprechend gestalteten Durchgang des Spulenkörpers durchdringen, wobei zwischen der Führungsnut und dem Spulenkörper Wälzkörper vorgesehen sind. Die Joche werden also zur Bildung des magnetischen Kreises und zur Führung des Spulenkörpers verwendet, wodurch eine separate Führung des Spulenkörpers entfallen kann, dadurch wird eine hohe Dynamik des Antriebes erreicht. Unterschiedliche Jochquerschnitte im Magnetkreis sind problematisch bei der Dimensionierung des Motors und bei der Herstellung der Joche.From the DE 689 09 429 T2 a linear motor for high-precision positioning of an optical reading unit is known, in which the middle yoke, which is enclosed by two wound on a bobbin coils is divided into two spatially separated, parallel yokes, which also serve as a guide for the coils by a Having guide groove which penetrate a correspondingly shaped passage of the bobbin, wherein between the guide groove and the bobbin rolling elements are provided. The yokes are thus used to form the magnetic circuit and to guide the bobbin, whereby a separate guidance of the bobbin can be omitted, thereby a high dynamics of the drive is achieved. Different yoke cross sections in the magnetic circuit are problematic in the dimensioning of the motor and in the production of the yokes.

Die JP H11- 55 925 A beschreibt einen Linearaktuator, bei dem ein Spulenkörper mit einer Spule und einer Haltevorrichtung auf einem zentralen Joch geführt ist. Die Haltevorrichtung besitzt eine Linearführung, die das zentrale Joch als Hauptführung und eine zweite Führungsschiene als Hilfsführung umfasst.The JP H11-55 925 A describes a linear actuator in which a bobbin is guided with a coil and a holding device on a central yoke. The holding device has a linear guide, which comprises the central yoke as a main guide and a second guide rail as an auxiliary guide.

Aus der JP S62- 34 745 A ist eine Linearführung für einen Positioniertisch bekannt, bei dem zwei parallele Linearantriebe vorgesehen sind, bei denen das Joch jeweils gleichzeitig die Führungseinheit bildet. Die Spulenkörper sind jeweils auf dem Joch mittels Druckluft auf Abstand zum Joch geführt.From the JP S62-34 745 A a linear guide for a positioning table is known in which two parallel linear drives are provided, in which the yoke simultaneously forms the guide unit at the same time. The bobbins are each guided on the yoke by means of compressed air at a distance from the yoke.

Die JP H08- 80 028 A betrifft einen elektromagnetischen Fördermechanismus beispielsweise für Vorhänge oder Türen, bei dem eine Spule entlang eines langen Joches verschiebbar ist. Ein Lager soll die Reibung zwischen Spule und Führungsjoch reduzieren.The JP H08-80 028 A relates to an electromagnetic conveying mechanism, for example for curtains or doors, in which a coil is displaceable along a long yoke. A bearing should reduce the friction between the coil and the yoke.

Aus der DE 29 08 413 A1 ist ein Linearaktuator für einen Magnetplattenspeicher mit einer freitragenden Spule bekannt, bei der die Linearführung für den Schlitten mittels Kugellagern an einem Präzisionsstab geführt ist, der innerhalb der Querschnittsfläche der Spule am zentralen Joch angeordnet ist. Als weitere Führungselemente sind durch Seitenteile gebildete Führungsschienen erforderlich, die außerhalb des Spulenquerschnittes angeordnet sind.From the DE 29 08 413 A1 For example, a linear actuator for a magnetic disk storage with a cantilevered coil is known in which the linear guide for the carriage is guided by means of ball bearings on a precision rod which is arranged within the cross-sectional area of the coil at the central yoke. As a further guide elements guide rails formed by side parts are required, which are arranged outside of the coil cross-section.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend von der DE 29 08 413 A1 darin, einen Gleichstromlinearmotor dahingehend zu verbessern, dass eine vereinfachte und preiswert realisierbare Führung des Läufers und eines anzutreibenden Tragschlittens ermöglicht wird.The object of the invention is based on the DE 29 08 413 A1 It is to improve a DC linear motor to the effect that a simplified and inexpensive realizable leadership of the rotor and a driven carriage is made possible.

Die Aufgabe wird durch einen Gleichstromlinearantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. The object is achieved by a DC linear drive with the features of claim 1.

Ein erfindungsgemäßer Gleichstromlinearantrieb umfasst einen Stator, der durch einen Magnetkreis mit Permanentmagneten gebildet ist. Der Magnetkreis umfasst dabei ein mittleres und zwei äußere Joche, die parallel zueinander angeordnet sind. Die äußeren Joche sind an ihren Enden abgewinkelt, um eine magnetisch leitende Verbindung zum mittleren Joch herzustellen. Diese Jochanordnung ähnelt einer „8“, die in die Breite gezogen ist. An den äußeren Jochen sind dem mittleren Joch zugewandt, Permanentmagnete angeordnet, die in Richtung ihrer Dicke magnetisiert sind.A DC linear drive according to the invention comprises a stator which is formed by a magnetic circuit with permanent magnets. The magnetic circuit comprises a middle and two outer yokes, which are arranged parallel to each other. The outer yokes are angled at their ends to make a magnetically conductive connection to the middle yoke. This yoke assembly is similar to an "8", which is drawn in width. At the outer yokes facing the middle yoke, permanent magnets are arranged, which are magnetized in the direction of their thickness.

Eine Spule ist in an sich bekannter Weise als Läufer auf dem mittleren Joch, dieses umschließend, angeordnet und in einer Linearführung geführt.A coil is in a conventional manner as a runner on the middle yoke, this enclosing, arranged and guided in a linear guide.

Erfindungsgemäß ist die Linearführung direkt mit dem mittleren Joch gekoppelt. Sie wird von der Spule mit umschlossen. Die Spule umschließt also das mittlere Joch und die Linearführung. Die Linearführung umfasst einen beweglichen Wagen und eine Leiteinrichtung für den Wagen. Der Wagen dient der Aufnahme der Spule und der Aufnahme eines Adapters für einen Tragschlitten.According to the invention, the linear guide is coupled directly to the middle yoke. It is enclosed by the coil. The coil thus encloses the middle yoke and the linear guide. The linear guide comprises a movable carriage and a guide for the carriage. The carriage serves to accommodate the spool and receiving an adapter for a support carriage.

Damit sind Spulenführung und Tragschlittenführung in das Spuleninnere derart verlegt, dass die Lorentzkräfte, die auf die Spule wirken, auch zentral auf den Wagen und damit auf den Tragschlitten wirken. Eine Verkippung ist daher minimiert. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind Wagen und Adapter einteilig ausgeführt.Thus coil guide and support slide guide are placed in the coil interior such that the Lorentz forces acting on the coil, also centrally on the carriage and thus act on the support carriage. Tilting is therefore minimized. In an advantageous embodiment, carriage and adapter are made in one piece.

Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass die Führungen für die Spule und den durch die Spule angetriebenen Tragschlitten zentral zur auf die Spule wirkenden Lorentzkraft angeordnet sind, wodurch kein Kippmoment entstehen kann. Außerdem übernimmt das mittlere Joch zusätzlich zur Führungsfunktion für Spule und Tragschlitten auch eine Tragfunktion für den Wagen und Tragschlitten, weshalb die bisher notwendige Gestellplatte, die beide Funktionseinheiten aufnahm, entfallen kann. Da die Jochteile des Magnetkreises direkt mit dem mittleren Joch und der darauf angeordneten Führung verbunden sind, entsteht eine kompakte bauraumminimierte Linearantriebseinheit.The advantages of the invention are in particular to be seen in the fact that the guides for the coil and the supporting carriage driven by the coil are arranged centrally to the Lorentz force acting on the coil, whereby no tilting moment can arise. In addition, the middle yoke in addition to the leadership function for coil and support carriage also assumes a support function for the carriage and support carriage, which is why the previously necessary frame plate, which accommodated both functional units, can be omitted. Since the yoke parts of the magnetic circuit are connected directly to the middle yoke and the guide arranged thereon, a compact space-minimized linear drive unit is formed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gleichstromlinearantriebes ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the DC linear actuator according to the invention will become apparent from the dependent claims.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Teile der Linearführung aus einem nicht magnetisierbaren Material hergestellt. Besonders geeignet hiefür sind Leichtmetalle und Kunststoffe. Aber auch keramische Werkstoffe sind beispielsweise für Wälzkörper in Umlaufführungen einsetzbar. Durch eine derart gestaltete Linearführung werden der Magnetkreis und die Regelung des Spulenstromes nicht beeinflusst.In a preferred embodiment of the invention, the parts of the linear guide are made of a non-magnetizable material. Particularly suitable for this are light metals and plastics. But also ceramic materials can be used, for example, for rolling elements in circulation guides. Such a linear guide does not affect the magnetic circuit and the regulation of the coil current.

Die Linearführung selbst kann auf alle bekannten Arten ausgeführt sein. In Betracht kommen sowohl rein mechanische Führungen mit Wälz- oder Gleitlagern, aber auch hydrostatische oder hydrodynamische Lagerungen, z. Bsp. Luftlager für den Wagen. Die entsprechende Auslegung kann der Fachmann leicht vornehmen.The linear guide itself can be designed in all known ways. Both purely mechanical guides with rolling or plain bearings, but also hydrostatic or hydrodynamic bearings, z. Eg air bearing for the car. The corresponding design can easily be made by a person skilled in the art.

Im einfachsten Fall kann der Wagen auf einer Leiteinrichtung, z. Bsp. einer Schiene gleitgelagert geführt sein. Alternativ ist die Verwendung einer Kugelumlaufführung oder Kugelwälzführung möglich.In the simplest case, the car on a guide, z. For example, be guided slidingly a rail. Alternatively, the use of a recirculating ball bearing or ball roller guide is possible.

Die Jochteile haben vorzugsweise einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt. Bei diesen Ausführungsformen können preisgünstige flache Magneten verwendet werden. Außerdem wird die Anbindung der Linearführung an das mittlere Joch erleichtert, da eine plane Oberseite des Joches als Führungsgrundfläche zur Verfügung steht. Außerdem sind rechteckige Jochquerschnitte einfach und preiswert herstellbar.The yoke parts preferably have a rectangular or square cross-section. In these embodiments, inexpensive flat magnets can be used. In addition, the connection of the linear guide is facilitated to the middle yoke, as a flat top of the yoke is available as a guide base. In addition, rectangular Jochquerschnitte are easy and inexpensive to produce.

Durch die einfache Anbindungsmöglichkeit der Linearführung an den Jochquerschnitt kann die Linearführung in abgewandelten Ausführungsformen auch auswechselbar gestaltet sein und bietet somit die Möglichkeit, diverse geeignete handelsübliche Führungsbaugruppen mit dem System lediglich durch die Änderung der Spulenabmessungen einsetzen zu können.Due to the simple possibility of connecting the linear guide to the yoke cross section, the linear guide can also be made interchangeable in modified embodiments and thus offers the possibility of being able to use various suitable commercially available guide assemblies with the system merely by changing the coil dimensions.

In jedem Fall kann der Antrieb durch die Konfiguration der Linearführung und die entsprechende Dimensionierung der Spule sehr einfach auf verschiedene Anwendungsszenarien angepasst werden. Die Dimensionierung der Spule und damit die Bestimmung von Kraft, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Antriebes bereiten dem Fachmann keine Schwierigkeiten. Die Spulenwicklung kann als Kupfer- oder Aluminium-Wicklung ausgeführt sein. Bei der Verwendung von Aluminiumdraht für die Spulenwicklung ergeben sich deutliche Vorteile hinsichtlich des Gesamtgewichts des Antriebes und damit auch eine höhere erzielbare Beschleunigung gegenüber herkömmlichen Linearantrieben.In any case, the drive can be easily adapted to different application scenarios by the configuration of the linear guide and the corresponding dimensioning of the coil. The dimensioning of the coil and thus the determination of force, speed and acceleration of the drive prepare the expert no difficulties. The coil winding may be designed as a copper or aluminum winding. The use of aluminum wire for the coil winding results in significant advantages in terms of the total weight of the drive and thus a higher achievable acceleration over conventional linear drives.

Der Gleichstromlinearantrieb umfasst in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch ein Wegmesssystem, um eine genaue Positionierung und ggf. Positionsregelung des Tragschlittens zu ermöglichen. Das Wegmesssystem umfasst dabei vorzugsweise ein Wegmesslineal mit einem inkrementellen Maßstab und einen Wegmesssensor, der auf alle bekannten Arten ausgeführt sein kann. Als besonders geeignet haben sich optische Wegmessverfahren herausgestellt die dem Fachmann bekannt sind. Aber auch induktive, kapazitive oder taktile Messsysteme haben sich bewährt und sind je nach Messaufgabe anwendbar. Der Maßstab kann auf einfache Weise an den Wagen oder den Adapter gekoppelt werden.In a further preferred embodiment, the DC linear drive also includes a displacement measuring system in order to enable accurate positioning and possibly position regulation of the carrier carriage. The displacement measuring system preferably comprises a distance measuring ruler with a incremental scale and a displacement sensor which may be implemented in any known manner. Optical path measuring methods which are known to the person skilled in the art have proven to be particularly suitable. But also inductive, capacitive or tactile measuring systems have proven themselves and can be used depending on the measuring task. The scale can be easily coupled to the cart or adapter.

Um den Wagen bei einer Abschaltung des Stromes in einer sicheren Position zu parken, kann eine Festlegung des Wagens in einer Parkposition erfolgen. Dazu ist ein schaltbarer Magnet besonders geeignet. Der schaltbare Magnet gibt vorzugsweise in stromlosem Zustand einen Verriegelungsmechanismus frei, bei dem ein Formschlusselement, beispielsweise ein Riegel, in eine Aussparung im Wagen oder in der Adapterplatte einrastet. So wird der Wagen an jeder unerwünschter Bewegung gehindert, solange kein Strom fließt. Dadurch wird ein unkontrollierter Aufprall des Wagens an einer Endlage mit seinen ggf. sensiblen Funktionselementen bei Stromabschaltung sicher verhindert. Solche Notbremssysteme sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Deren Gestaltung und Dimensionierung wird dem Fachmann keine Schwierigkeiten bereiten.In order to park the car at a shutdown of the stream in a safe position, a determination of the car can be done in a parking position. For this purpose, a switchable magnet is particularly suitable. The switchable magnet preferably releases a locking mechanism in the de-energized state, in which a positive-locking element, for example a latch, engages in a recess in the carriage or in the adapter plate. So the car is prevented from any unwanted movement, as long as no electricity flows. As a result, an uncontrolled impact of the car at an end position with its possibly sensitive functional elements is safely prevented during power off. Such emergency braking systems are known in various embodiments. Their design and dimensioning will not cause any difficulty to the skilled person.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.A particularly preferred embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail below.

Es zeigen:

  • 1: eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gleichstromlinearantriebes;
  • 2: eine Draufsicht auf den in 1 dargestellten Gleichstromlinearantrieb;
  • 3: eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B gemäß 2;
  • 4: eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A gemäß 2.
Show it:
  • 1 a perspective view of a direct current linear drive according to the invention;
  • 2 : a top view of the in 1 illustrated DC linear actuator;
  • 3 : a sectional view along the cutting line BB according to 2 ;
  • 4 : a sectional view along the cutting line AA according to 2 ,

In 1 ist Ein erfindungsgemäßer Gleichstromlinearantrieb - in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Die 2 bis 4 zeigen andere Ansichten bzw. Schnittdarstellungen desselben Gleichstromlinearantriebes.In 1 An inventive DC linear drive - shown in a perspective view. The 2 to 4 show different views or sectional views of the same DC linear actuator.

Der Gleichstromlinearantrieb besitzt in an sich bekannter Weise einen Stator, der einen Magnetkreis bildet. Der Stator umfasst ein mittleres Joch 01 und zwei parallele äußere Joche 02 mit jeweils abgewinkelten Enden, die dem mittleren Joch 01 zugewandt und an diesem befestigt sind. Diese Befestigung erfolgt vorzugsweise form- und kraftschlüssig mittels Schraubstiften 03. Auch andere Verbindungsarten mittels Fortsätzen, Ausnehmungen oder Pass- oder Gewindebohrungen für Stifte und Schraubelemente sind hier möglich.The DC linear actuator has in a conventional manner a stator which forms a magnetic circuit. The stator includes a middle yoke 01 and two parallel outer yokes 02 each with angled ends, the middle yoke 01 facing and attached to this. This attachment is preferably positive and non-positive by means of Schraubstiften 03 , Other types of connections by means of extensions, recesses or mating or threaded holes for pins and screw elements are possible here.

An den dem mittleren Joch 01 zugewandten Innenseiten der äußeren Joche 02 sind Permanentmagnete 04 vorzugsweise durch Kleben befestigt. Die Permanentmagnete 04 sind entlang ihrer Dicke magnetisiert und erstrecken sich über den gesamten Verfahrbereich des Antriebes.At the middle yoke 01 facing inner sides of the outer yokes 02 are permanent magnets 04 preferably attached by gluing. The permanent magnets 04 are magnetized along their thickness and extend over the entire travel range of the drive.

An dem mittleren Joch 01 ist auf einer durchgehend freien, planen Jochfläche eine Linearführung angekoppelt. Die Linearführung umfasst eine Leiteinrichtung 06, welche in dieser Ausführungsform durch zwei parallele Führungsstangen 07 gebildet ist. Auf den Führungsstangen 07 ist ein Wagen 08 geführt. Der Wagen 08 trägt eine Spule 09, welche das mittlere Joch 01 und die Leiteinrichtung 06 aus Führungsstangen 07 und Wagen 08 umschließt.At the middle yoke 01 is coupled to a continuously free, flat yoke surface a linear guide. The linear guide comprises a guide 06 , which in this embodiment by two parallel guide rods 07 is formed. On the guide rods 07 is a car 08 guided. The car 08 carries a coil 09 which the middle yoke 01 and the guide 06 from guide rods 07 and carriages 08 encloses.

Die Kraftwirkung auf die Spule 09 entsteht an den beiden Seiten der Spule 09, die zwischen dem mittleren Joch 01 und den Dauermagneten 04 gelegen sind. Die Führung des Wagens 08 ist nahe der Ebene der Bewegungsrichtung zentral zwischen den Kraftentstehungsorten angeordnet, weshalb eine Verkippung des Wagens nicht oder nur bei äußerst ungünstiger äußerer Beladung oder Gewichtsverteilung auf dem Wagen 08 gestattet.The force on the coil 09 arises on the two sides of the coil 09 that is between the middle yoke 01 and the permanent magnet 04 are located. The leadership of the car 08 is located near the plane of the direction of movement centrally between the force-generating locations, which is why a tilting of the car or not at extremely unfavorable external loading or weight distribution on the car 08 allowed.

Auf dem Wagen 08 ist weiterhin ein Adapeter 11 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Tragschlittens angeordnet.On the cart 08 is still an adapeter 11 arranged to receive a support carriage, not shown.

Der Adapter 11 dient weiterhin als Träger für ein Wegmesslineal 12, das vorzugsweise einen inkrementellen Maßstab enthält. Dem Wegmesslineal 12 gegenüberliegend ist auf dem einen der äußeren Joche 02 ein Wegmesssensor 13 vorgesehen, um die Signale bzw. Marken des bewegten Wegmesslineals 12 in bekannter Weise zu decodieren. Selbstverständlich kann je nach Anwendungsfall ein absoluter oder relativer Maßstab verwendet werden. Ebenso ist es denkbar, das Wegmesslineal 12 am Joch und den Wegmesssensor 13 am Adapter 11 vorzusehen, da eine Stromversorgung für die Spule 09 ohnehin auf dem beweglichen Wagen 08 vorhanden sein muss. Dem Fachmann sind diverse Ausführungsformen für solche Sensoren bekannt, daher wird auf eine ausführliche Erläuterung der Wegmessung an dieser Stelle verzichtet.The adapter 11 continues to serve as a carrier for a Wegmesslineal 12 which preferably contains an incremental scale. The distance measuring ruler 12 Opposite is on one of the outer yokes 02 a distance measuring sensor 13 provided to the signals or marks of the moving Wegmesslineals 12 in a known manner to decode. Of course, depending on the application, an absolute or relative scale can be used. It is also conceivable, the Wegmesslineal 12 at the yoke and the distance measuring sensor 13 on the adapter 11 provide as a power supply to the coil 09 anyway on the moving car 08 must be present. The skilled person various embodiments for such sensors are known, therefore, a detailed explanation of the distance measurement is omitted at this point.

Der erfindungsgemäße Gleichstromlinearantrieb kann durch einen Verriegelungsmechanismus in einer stabilen Parkposition gehalten werden, damit bei Stromabschaltung der Wagen nicht ungebremst auf das Ende des Führungsweges aufläuft. Zu diesem Zweck ist ein schaltbarer Verriegelungsmagnet 14 auf dem Stator, d. h. vorzugsweise auf einem der äußeren Joche 02 befestigt. Diese Befestigung erfolgt in der dargestellten Ausführungsform mittels eines Winkels 15, welcher auf dem äußeren Joch 02 justierbar angeordnet ist. Der Verriegelungsmagnet 14 schaltet einen Stößel 16, er sich bei einer Betätigung quer zur Bewegungsrichtung der Spule 09 bewegt und mit dessen Ende in eine Ausnehmung 17 eingreift, die an einem Teil des Läufers, vorzugsweise am Wagen 08 oder am Adapter 11 vorgesehen ist. Mittels einer Positionsregeleinrichtung, welche mit dem Wegmesssystem zusammen arbeitet, kann der Läufer in die gewünschte Parkposition verfahren werden, bevor der Verriegelungsmagnet 13 betätigt wird.The DC linear actuator according to the invention can be kept in a stable parking position by a locking mechanism, so that when the power is turned off the car does not run unbraked on the end of the guide path. For this purpose, a switchable locking magnet 14 on the stator, ie preferably on one of the outer yokes 02 attached. This attachment takes place in the illustrated embodiment by means of an angle 15 which is on the outer yoke 02 is arranged adjustable. The locking magnet 14 switches a plunger 16 , He is in an operation transverse to the direction of movement of the coil 09 moved and with its end in a recess 17 engages on a part of the runner, preferably on the carriage 08 or on the adapter 11 is provided. By means of a position control device, which works together with the displacement measuring system, the runner can be moved to the desired parking position before the locking magnet 13 is pressed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

01 -01 -
Joch, mittleresYoke, middle
02 -02 -
Joch, äußeresYoke, outside
03 -03 -
SchraubstiftThreaded
04 -04 -
Permanentmagnetpermanent magnet
05 -05 -
--
06 -06 -
Leiteinrichtungguide
07 -07 -
Führungsstangeguide rod
08 -08 -
Wagendare
09 -09 -
SpuleKitchen sink
10 -10 -
--
11 -11 -
Adapteradapter
12 -12 -
WegmesslinealWegmesslineal
13 -13 -
WegmesssensorDisplacement
14 -14 -
Verriegelungsmagnetlocking magnet
15 -15 -
Winkelcorner
16 -16 -
Stößeltappet
17 -17 -
Ausnehmungrecess

Claims (8)

Gleichstromlinearantrieb umfassend - einen Läufer mit einer beweglichen Spule (09); - eine Linearführung aus einem nicht magnetisierbarem Material, auf welcher der Läufer geführt ist, mit einer Leiteinrichtung (06) und einem daran beweglichen Wagen (08) zur Aufnahme der Spule (09); - einen Stator, an dem ein Magnetkreis gebildet ist, mit einem mittleren Joch (01), welches sich durch eine von der Spule (09) des Läufers umringte Querschnittsfläche erstreckt, zwei parallele äußere Joche (02), welche jeweils Permanentmagnete (04) tragen, die diametral gegenüberliegend zum mittleren Joch (01) angeordnet sind; wobei die Linearführung am mittleren Joch (01) angebracht ist und sich ebenfalls durch die von der Spule (09) umringte Querschnittsfläche erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Joch (01) einen rechteckigen Querschnitt hat, und dass die Linearführung an die plane Oberseite des mittleren Jochs (01) direkt angekoppelt ist.DC linear actuator comprising - a rotor with a movable coil (09); - A linear guide of a non-magnetizable material on which the rotor is guided, with a guide (06) and a movable carriage (08) for receiving the coil (09); - A stator on which a magnetic circuit is formed, with a central yoke (01) which extends through one of the coil (09) of the rotor surrounded cross-sectional area, two parallel outer yokes (02), each of which permanent magnets (04) wear which are arranged diametrically opposite to the middle yoke (01); the linear guide being mounted on the middle yoke (01) and also extending through the cross - sectional area surrounded by the coil (09), characterized in that the central yoke (01) has a rectangular cross section, and in that the linear guide abuts against the planar upper side of the middle yoke (01) is directly coupled. Gleichstromlinearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung eine mechanische Wälz- und/oder Gleitführung umfasst.DC linear actuator to Claim 1 , characterized in that the linear guide comprises a mechanical rolling and / or sliding guide. Gleichstromlinearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagen (08) durch eine hydrodynamische oder hydrostatische Lagerung in der Linearführung gelagert ist.DC linear actuator to Claim 1 or 2 , characterized in that the carriage (08) is mounted by a hydrodynamic or hydrostatic bearing in the linear guide. Gleichstromlinearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Wegmesssystem umfasst.DC linear drive according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that it comprises a displacement measuring system. Gleichstromlinearantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegmesssystem ein Wegmesslineal (12) umfasst, das am Wagen (08) angeordnet ist.DC linear actuator to Claim 4 , characterized in that the displacement measuring system comprises a Wegmesslineal (12) which is arranged on the carriage (08). Gleichstromlinearantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegmesslineal (12) einen inkrementellen Maßstab trägt.DC linear actuator to Claim 5 , characterized in that the Wegmesslineal (12) carries an incremental scale. Gleichstromlinearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Positions-Verriegelungseinheit für den Wagen (08) umfasst.DC linear drive according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that it comprises a position-locking unit for the carriage (08). Gleichstromlinearantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positions-Verriegelungseinheit einen schaltbaren Verriegelungsmagneten (14) mit einem Stößel (16) umfasst, die am Stator befestigt sind, wobei der Stößel (16) in eine Ausnehmung (17) am Wagen (08) einrastbar ist, um diesen in einer Parkposition zu sichern.DC linear actuator to Claim 7 , characterized in that the position-locking unit comprises a switchable locking magnet (14) with a plunger (16) fixed to the stator, the plunger (16) being engageable with a recess (17) on the carriage (08) to secure this in a parking position.
DE102011051020.6A 2011-06-10 2011-06-10 DC linear actuator Active DE102011051020B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011051020.6A DE102011051020B4 (en) 2011-06-10 2011-06-10 DC linear actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011051020.6A DE102011051020B4 (en) 2011-06-10 2011-06-10 DC linear actuator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011051020A1 DE102011051020A1 (en) 2012-12-13
DE102011051020B4 true DE102011051020B4 (en) 2019-06-27

Family

ID=47220288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011051020.6A Active DE102011051020B4 (en) 2011-06-10 2011-06-10 DC linear actuator

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011051020B4 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2908413A1 (en) 1978-03-27 1979-10-04 Ibm LINEAR ACTUATING DEVICE
JPS6234745A (en) 1985-08-06 1987-02-14 Toshiba Corp Table device
US4808901A (en) 1986-12-19 1989-02-28 Tokyo Electric Co., Ltd. Control apparatus for linear motor
DE68909429T2 (en) 1988-01-27 1994-02-03 Sony Corp Linear motor with a moving coil.
JPH0880028A (en) 1994-09-06 1996-03-22 Daido Steel Co Ltd Electromagnetic type article conveying mechanism and electromagnetic type curtain
JPH1155925A (en) 1997-08-01 1999-02-26 Foster Electric Co Ltd Linear actuator
DE102006052364A1 (en) 2006-11-07 2008-05-08 Carl Zeiss Ag Linear drive e.g. iron core linear drive, has component resting at surfaces, which are arranged perpendicular to each other, where one surface is arranged parallel to base surface of main guide element
DE102009018866A1 (en) 2009-04-24 2010-10-28 Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gGmbH Linear drive arrangement, has yoke with two U-shaped yoke parts directed to each other, and another yoke part provided between yoke parts, where yoke and carriage with guidance are provided on support plate in direction of motion of coil

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD91857A (en) *

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2908413A1 (en) 1978-03-27 1979-10-04 Ibm LINEAR ACTUATING DEVICE
JPS6234745A (en) 1985-08-06 1987-02-14 Toshiba Corp Table device
US4808901A (en) 1986-12-19 1989-02-28 Tokyo Electric Co., Ltd. Control apparatus for linear motor
DE68909429T2 (en) 1988-01-27 1994-02-03 Sony Corp Linear motor with a moving coil.
JPH0880028A (en) 1994-09-06 1996-03-22 Daido Steel Co Ltd Electromagnetic type article conveying mechanism and electromagnetic type curtain
JPH1155925A (en) 1997-08-01 1999-02-26 Foster Electric Co Ltd Linear actuator
DE102006052364A1 (en) 2006-11-07 2008-05-08 Carl Zeiss Ag Linear drive e.g. iron core linear drive, has component resting at surfaces, which are arranged perpendicular to each other, where one surface is arranged parallel to base surface of main guide element
DE102009018866A1 (en) 2009-04-24 2010-10-28 Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gGmbH Linear drive arrangement, has yoke with two U-shaped yoke parts directed to each other, and another yoke part provided between yoke parts, where yoke and carriage with guidance are provided on support plate in direction of motion of coil

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011051020A1 (en) 2012-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2884639B1 (en) Linear transport system
DE60125117T2 (en) Slider unit with built-in linear motor with moving coil
DE112006002312T5 (en) Microactuator
EP1082511A1 (en) Combined bearing and drive system
DE112006003352T5 (en) XY table actuator
DE2444099C3 (en) Contactless bearing element for at least partially magnetizable bodies
DE102006009311B4 (en) Linear motor braking device and method for positioning a movable portion of the linear motor
DE3326238C2 (en) Linear motor for quickly moving a mass-loaded rotor slide component back and forth
EP2065683A2 (en) Linear bearing with integrated linear motor
EP0345536B1 (en) Linear guide
EP2118991B1 (en) Linear motor
DE102012104840A1 (en) Translational electrodynamic linear drive module e.g. compact electro-dynamic feed drive for machine tool, has rotor provided with linear guide, position measuring device and permanent magnet assembly for generating magnetic field
DE112013004493T5 (en) DC linear motor
DE102004057275B4 (en) linear slide device
DE102011051020B4 (en) DC linear actuator
DE102004044985B4 (en) Electric machine
DE102007037886B4 (en) Field-guided planar precision drive with an air-bearing rotor
DE2263562A1 (en) LINEAR ACTUATOR
DE102009008882B4 (en) Linear motor drive
DE10231190A1 (en) Linear motor arrangement has opposing first, second magnet and intermediate magnet arrangements adapted to accommodate first and second coils on both sides of intermediate arrangement
EP1386385B1 (en) Linear motor comprising an integrated guide
DE102005011689A1 (en) Lightweight telescopic strut, e.g. for setting workpiece relative to tool, has triangular cross-section moving element with magnetic plates, longitudinal bore, bearing ball guide tracks, and cooling ribs
DE10150318B4 (en) Positioning module for workpiece carrier and transfer device for workpiece carrier
EP1444766B1 (en) Linear drive with moving mass-reduced passive unit
DE102016115117A1 (en) Electric linear direct drive and linear guide

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: IMMS INSTITUT FUER MIKROELEKTRONIK- UND MECHAT, DE

Free format text: FORMER OWNER: IMMS INSTITUT FUER MIKROELEKTRONIK- UND MECHATRONIK-SYSTEME GGMBH (IMMSGGMBH), 98693 ILMENAU, DE