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Die Erfindung betrifft einen Linearmotor mit optimierter Leistung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches 1. Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, der durch die eigene
EP 1 732 197 A2 bekannt geworden ist.
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Der bekannte Linearmotor besteht aus einem U-förmig profilierten Statorgehäuse, das einen inneren Einbauraum für die Aufnahme eines aus mehreren Spulen bestehenden Wicklungspaketes bildet, wobei der Einbauraum deckenseitig durch einen längsverschiebbar auf dem Statorgehäuse angetriebenen Schlitten begrenzt ist, an dem ein Längenmaßstab befestigt ist, dem gegenüberliegend ein Positionssensor im Statorgehäuse angeordnet ist. Dies stellt eine Verbesserung gegenüber bekannten Linearmotoren dar, wie sie z.B. aus der
US 5 825 104 A bekannt geworden sind und bei denen eine Skala an einem Arm außerhalb des Einbauraumes befestigt ist und mit einem Sensor zusammenwirkt, der ebenfalls außerhalb des Einbauraumes, in einem der U-förmigen Schenkel des Statorgehäuses, angeordnet ist.
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Die
US 2001 / 0 048 249 A1 und die
US 2005 / 0 258 689 A1 zeigen einen Linearmotor mit einem Schlitten und einer flachen Grundplatte. Der Schlitten weist an seiner Unterseite U-förmig gebogenen Gleitstücke auf, die jeweils eine Laufschiene teilweise umfassen. Zwischen den Gleitstücken ist ein Feldmagnet gegenüber einer in der Grundplatte vorhandenen Ankeranordnung montiert, die aus einer Spulenplatte und Ankerwicklungen besteht. Zur Überwachung
einer Position des Tisches ist ein optischer Codierer mit einer optischen Linearskala vorhanden. So ist die Linearskala des Linearcodierers an der ersten gegenüberliegenden Oberfläche des Tischs angebracht und erstreckt sich entlang einer Seite des Tisches. Dabei ist neben dem Bett des Statorgehäuses eine Halterung vorhanden, um den Sensor des Linearcodierers gegenüber der Linearskala zu befestigen. Hierdurch vergrößert sich jedoch die Gesamtgröße des Linearmotors.
Der bekannte Linearmotor zeichnet sich durch eine integrierte Längsführung für den Schlitten aus. Zur Längsführung des annähernd plattenförmig ausgebildeten Schlittens sind an den Schlittenseitenwänden Längsnuten ausgebildet, in denen die eine Hälfte einer Laufrollenanordnung eingreift, deren andere Hälfte in auf der gegenüberliegenden Seite des Statorgehäuses in Längsnuten angeordneten Laufschienen eingreift.
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Eine solche Laufrollenanordnung hat sich im großen Umfang bewährt. Weil die Laufrollenanordnung im Innenraum des Statorgehäuses integriert ist und in die Seitenwände des etwa plattenförmigen Schlittens eingreift, ergeben sich damit geringe Bauabmessungen des mit hoher Leistung arbeitenden Linearmotors.
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Die kompakte Bauart des Linearmotors nach der
EP 1 732 197 A2 zeichnet sich dadurch aus, dass das Statorgehäuse im Schnitt etwa U-förmig ausgebildet ist und einen inneren Einbauraum bildet, der sich über die gesamte Längserstreckung des Statorgehäuses erstreckt. Der U-förmige Einbauraum ist durch einen etwa plattenförmigen, längsverschiebbar angetriebenen Schlitten abgedeckt, an dessen Unterseite ein schlittenseitiger Aufnahmeraum für die Aufnahme der Permanentmagneten angeordnet ist.
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Kennzeichnend für den bekannten Linearmotor ist, dass im Einbauraum des U-förmig profilierten Statorgehäuses ein Positionssensor für die Abtastung eines schlittenseitigen Längenmaßstabes angeordnet ist. Der Positionssensor ist demnach ortsfest im Einbauraum des Statorgehäuses seitlich neben dem Wicklungspaket angeordnet, und der von dem Positionssensor berührungslos abgetastete Längenmaßstab ist an der Unterseite neben den Permanentmagneten im Deckenbereich des plattenförmigen Schlittens angeordnet. Eine solche Anordnung zeigt auch die
DE 10 2012 104 840 A1 und hat sich gegenüber einer gehäusefesten Skala, die von einem mit dem Schlitten mitbewegten Sensors erfasst wird, wie es z.B. die
US 6 326 708 B1 oder die
US 5 359 245 A zeigt, als vorteilhaft erwiesen.
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Durch die zwangsläufig nebeneinanderliegende Anordnung des im Statorgehäuse angeordneten Wicklungspaketes und dem daneben angeordneten Positionssensor bestand allerdings der Nachteil, dass die nutzbare Einbaufläche für das Wicklungspaket dadurch beschränkt war, weil der im Innenraum des Statorgehäuses angeordnete Positionssensor eine seitliche Ausdehnung des Wicklungspaketes behinderte.
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Aus diesem Grund war die Abmessung des Wicklungspaketes nicht optimal vergrößerbar, weil es wegen der seitlichen Begrenzung durch den dort angeordneten Positionssensor relativ schmal ausgebildet werden musste.
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Daher war die Antriebsleistung des bekannten Linearmotors nicht optimal, weil der Einbauraum für das Wicklungspaket nicht optimal ausgenutzt werden konnte.
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Der bekannte Linearmotor hat als Dimensionierungsbeispiel ein Statorgehäuse mit einer Breite von 64mm und eine Höhe von 25mm bei einer - je nach Typ - variablen Länge im Bereich von etwa 44 bis 272mm.
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Aus dem genannten Grund konnte in dem durch den Positionssensor zusätzlich belegten Einbauraum jeweils nur ein Wicklungspaket mit Abmessungen von etwa 18mm x 40mm, bezogen auf sechs eingebaute Spulen, eingebaut werden, was die Leistung und damit auch die Leistung des bekannten Linearmotors einschränkte.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Linearmotor nach der
EP 1 732 197 A2 so weiterzubilden, dass der Linearmotor mit einer optimierten Leistung arbeitet.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentlich ist, dass die Einbaufläche für die Anordnung des Wicklungspaketes von dem im Statorgehäuse angeordneten Positionssensor unbeeinflusst ist. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass der Positionssensor in einer Ausnehmung des Statorgehäuses außerhalb der Einbaufläche für das Wicklungspaket angeordnet ist.
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Wesentliches Merkmal der Erfindung ist demnach, dass der statorseitig im Statorgehäuse angeordnete Positionssensor nun in einer Ausnehmung des Statorgehäuses außerhalb der Einbaufläche für das Wicklungspaket angeordnet ist, und mit seiner Messfläche gegen einen an der Seitenfläche des Schlittens angeordneten Längenmaßstab gerichtet ist.
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Mit dieser technischen Lehre ergibt sich der Vorteil, dass der Positionssensor nicht mehr den Einbauraum im Statorgehäuse für die Aufnahme des Wicklungspaketes verlegt oder versperrt, sondern er ist aus diesem Einbauraum entfernt. Daher kann die Fläche des Einbauraums für ein vergrößertes Wicklungspaket genutzt werden. Die Leistung des Linearmotors ist damit entscheidend verbessert.
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Bei der Anordnung des Positionssensors, der aus dem statorseitigen Einbauraum entfernt ist, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die jeweils für sich oder in Kombination untereinander beansprucht werden.
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In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im seitlichen Steg des Statorgehäuses eine von der Außenseite her eingearbeitete Ausnehmung vorhanden ist, in welche der Positionssensor eingebaut ist, der durch eine zugeordnete Bohrung oder Ausnehmung in den Innenraum des Statorgehäuses hineinsieht, und dort auf den am schlittenseitig angeordneten Längenmaßstab gerichtet ist.
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In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ausnehmung für die Aufnahme des Positionssensors zwar im seitlichen Steg des Statorgehäuses angeordnet ist, aber von innen her geöffnet ist, sodass ein Durchbruch nach außen bei dieser Art der Ausführung nicht gegeben ist.
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Eine dritte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Ausnehmung für die Aufnahme des Positionssensors entweder von der Bodenfläche aus von außen nach innen verlaufend im Bodensteg des Statorgehäuses angeordnet ist, oder dass im Bodensteg des Statorgehäuses von der Innenseite her (d. h. also von der Richtung des Einbauraumes her) eine einseitig offene Sackbohrung oder Sackausnehmung vorgesehen ist, in die der Positionssensor eingesetzt ist.
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Mit der Entfernung des Positionssensors - und seinem relativ raumgreifenden Gehäuse - aus dem Einbauraum im Innenraum des Statorgehäuses ergibt sich nunmehr der Vorteil, dass der Innenraum des Statorgehäuses für den Einbau eines größeren Wicklungspaketes genutzt werden kann.
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Gegenüber dem in der Beschreibungsanleitung beschriebenen Linearmotor kann die Größe des Wicklungspaketes auf 25 x 48mm zu vergrößert werden, wobei dies auf sechs nebeneinanderliegende Spulen mit dazwischen liegenden Luftspalten bezogen ist.
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Ein solches Wicklungspaket hat bevorzugt eine Höhe von 10,8mm und erreicht damit eine nominale Vortriebskraft des Linearmotors von 20 Newton, die ohne zusätzliche Kühlung erreicht wird.
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Beim vorher diskutierten Linearmotor war bei gleichen Abmessungen des Statorgehäuses im Einbauraum lediglich ein kleineres Wicklungspaket unterzubringen und der Linearmotor hatte deshalb nur eine Nominalkraft von etwa 10 Newton.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil der Erfindung, die vorsieht, dass der Positionssensor aus dem Einbauraum des Statorgehäuses entfernt ist und an Orte im Statorgehäuse versetzt ist, wo er (der Positionssensor) den Einbau eines Wicklungspaketes nicht mehr beeinträchtigt. Somit kann die frei gewordene Fläche im Statorgehäuse für ein vergrößertes Wicklungspaket genutzt werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schlitten ebenfalls im Profil U-förmig ausgebildet ist, das heißt, er besteht in einer ersten bevorzugten Ausführungsform aus einem Basisschenkel mit zwei daran ansetzenden Seitenschenkeln.
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Bei dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im oberen Bereich der beiden Seitenschenkel die Laufrollenanordnung angebracht ist und darunterliegend, in dem noch freibleibenden Bereich des jeweiligen Seitenschenkels, der sich in vertikaler Richtung unterhalb der Laufrollenanordnung befindet, der Längenmaßstab untergebracht ist.
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Dies bedeutet, dass die Erfindung voraussetzt, dass der Schlitten in einer bevorzugten Ausgestaltung etwa U-förmig profiliert ausgebildet ist, und dass im Bereich eines Seitenschenkels der dem Positionssensor zugeordnete Längenmaßstab angeordnet ist.
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Hierbei gibt es verschiedene Möglichkeiten. In einer ersten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der Längenmaßstab an der Seitenfläche des einen Seitenschenkels angeordnet ist, unterhalb der Laufrollenanordnung befestigt ist und der hierzu gehörende Positionssensor im Steg des Statorgehäuses angeordnet ist.
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In einer zweiten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der Positionssensor im Bodenbereich des Bodensteges des Statorgehäuses angeordnet ist, durch den Bodensteg hindurchgreift und auf die Stirnfläche des einen Seitenschenkels des U-Profils des Schlittens zugreift, wo der Längenmaßstab angeordnet ist.
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Neben einer horizontalen Anordnung des Positionssensors und einer zugeordneten vertikalen Ausrichtung des Längenmaßstabes wird in der zweiten Ausführungsform beansprucht, dass der Positionssensor mit seiner Längsachse vertikal gerichtet ist und gegen ein horizontal an der unteren Stirnwand des Seitenschenkels angeordneten Längenmaßstabs arbeitet.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird es bevorzugt, wenn der Schlitten insgesamt symmetrisch als U-Profil ausgebildet ist, was bedeutet, dass der gegenüberliegende Seitenschenkel des U-Profils ebenfalls gleich wie der andere Seitenschenkel ausgebildet ist. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Seitenschenkel können auch ungleichmäßig ausgebildet sein. Wesentlich ist nur, dass jeweils die Laufrollenanordnung in den Seitenschenkeln oder oberhalb der Seitenschenkel angeordnet ist, und unterhalb der Laufrollenanordnung im Bereich des einen oder beider Seitenschenkel weitere Funktionsteile angeordnet sind, wie zum Beispiel im vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel die Anordnung des Längenmaßstabes.
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Wenn jedoch zwei symmetrische Seitenschenkel verwendet werden, dann wird es bevorzugt, wenn der eine Seitenschenkel zur Befestigung des Längenmaßstabes verwendet wird und der gegenüberliegende Seitenschenkel zur Anordnung einer Anschlagfläche ausgebildet ist, in welche ein statorseitig angeordneter Anschlagbolzen eingreift, der die Begrenzung der Verschiebung des Schlittens im Statorgehäuse bildet.
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Hierauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Es kann auch vorgesehen sein, dass der für die Anschlagbegrenzung der Längsverschiebung des Schlittens vorgesehene Anschlagbolzen auch auf der Seite des Seitenschenkels angeordnet ist, der dem Positionssensor zugeordnet ist.
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Hieraus ergibt sich, dass die Seitenschenkel des Schlittens nicht notwendigerweise parallel und gleichzeitig vorhanden sein müssen.
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In einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der eine Seitenschenkel entfällt und nur noch ein einziger Seitenschenkel vorhanden ist, der sowohl den Längenmaßstab für den statorseitig angeordneten Positionssensor aufnimmt als auch die Anschlagnut für den statorseitig angeordneten Bolzen aufnimmt.
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In diesem Fall ist dann das Profil des Schlittens etwa L-förmig.
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In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Profil des Schlittens rechteckförmig ist, das heißt, es ist zu einem im Profil geschlossenen Rechteck ausgefüllt und lediglich im mittleren Bereich des Rechtecks ist ein Einbauraum vorgesehen, in dem die Permanentmagnetanordnung eingebaut ist, die nach unten durch eine Abdeckplatte abgedeckt werden können.
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Die Erfindung ist im Übrigen nicht darauf beschränkt, dass im oberen Bereich des Schlittens an der Seitenwand die Laufrollenanordnung und vertikal darunter die Anordnung mit dem Längenmaßstab und dem statorseitig angeordneten Positionssensor vorgesehen ist.
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In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich der Längenmaßstab und der statorseitig gegenüberliegend angeordnete Positionssensor im oberen Bereich des Statorgehäuses, und somit auch im oberen Bereich des Schlittens, befinden und dass sich die Laufrollenanordnung vertikal darunter befindet.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es zeigen:
- 1: schematisierte Darstellung der Draufsicht auf ein Statorgehäuse mit teilweise eingezeichnetem Schlitten
- 2: ein schematisierter Schnitt durch ein Statorgehäuse mit eingesetztem Schlitten nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung
- 3: eine gegenüber 2 abgewandelte zweite Ausführungsform
- 4: eine gegenüber 2 abgewandelte dritte Ausführungsform
- 5: eine gegenüber 2 abgewandelte vierte Ausführungsform
- 5A: schematisiert eine erste Möglichkeit zur Unterbringung eines Positionssensors im Steg des Statorgehäuses
- 5B: eine gegenüber 5A abgewandelte Ausführungsform
- 5C: eine gegenüber 5A abgewandelte zweite Ausführungsform
- 6 eine perspektivischer Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Schlittens
- 7 eine Unteransicht des Schlittens
- 8 weitere Einzelheiten der 7
- 9: Schnitt durch den Schlitten
- 10: Draufsicht auf das Statorgehäuse
- 11: eine Stirnansicht des Staorgehäuses
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In 1 ist schematisiert ein Statorgehäuse 1 dargestellt, das in Draufsicht einen Einbauraum 5 bildet. Das Statorgehäuse 1 ist gemäß 2 etwa U-profiliert ausgebildet und weist zwei zueinander parallele und etwa gleichgroße Stege 2, 3 auf, die werkstoffeinstückig mit einem Bodensteg 4 verbunden sind und so ein durchlaufendes einstückiges U-Profil bilden.
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Im Innenraum des U-Profils wird der Einbauraum 5 definiert, der zum Einbau eines Wicklungspaketes 7 vorgesehen ist.
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Aus 2 ergibt sich, dass der in das Statorgehäuse 1 eingreifende Schlitten 10 im Querschnitt etwa ebenfalls U-förmig ausgebildet ist und aus einem Basisschenkel 11 besteht, der werkstoffeinstückig mit zwei symmetrisch daran anschließenden und zueinander parallelen Seitenschenkeln 13, 14 verbunden ist.
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In 1 ist schematisiert dargestellt, dass die beiden Seitenschenkel 13, 14 des Schlittens 10 in den Einbauraum 5 eingreifen und damit prinzipiell auch den Einbauraum in seiner Breite 6 begrenzen.
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In der gezeigten ersten Ausführungsform hat deshalb die jeweilige Seitenkante 8 des Wicklungspaketes 7 einen Abstand zur inneren Seite oder inneren Begrenzung des jeweiligen Seitenschenkels 13, 14 des Schlittens 10.
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Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Seitenkanten 8 des Wicklungspaketes 7 können sich auch unter die Seitenschenkel 13, 14 des Schlittens 10 erstrecken und somit den Einbauraum 5 in seiner Breite 6 noch besser ausfüllen.
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Dies ist mit den strichlierten Linien 8' schematisiert dargestellt, wo gezeigt ist, dass sich die Seitenkanten 8' auch unter die Seitenschenkel 13, 14 des Schlittens 10 erstrecken können.
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Wesentlich ist, dass die Breite 6 des Einbauraumes 5 optimiert für die gesamte Breite des Wicklungspaketes 7 ausgenutzt wird, was die Erfindung vom Stand der Technik unterscheidet.
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Beim Stand der Technik musste nämlich das Wicklungspaket 7 kleiner und schmäler ausgebildet werden, weil neben dem Wicklungspaket 7 noch der Einbauraum für einen Positionssensor 16 vorgesehen werden musste.
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Hier greift die Erfindung ein, und gemäß 1 und 2 ist dargestellt, dass nunmehr in einem Steg 2 des Statorgehäuses eine Ausnehmung 22 vorhanden ist, in die ein Positionssensor 16 eingesetzt ist, der somit durch die Ausnehmung 22 im Steg 2 nach innen blickt und auf die an der Seitenkante des rechten Seitenschenkels 13 des Schlittens angeordneten Längenmaßstab 17 gerichtet ist.
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Die Messrichtung entspricht der eingezeichneten Pfeilrichtung 18.
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Damit gelingt es erstmals, den Positionssensor 16 aus dem Einbauraum 5 im Innenraum des Statorgehäuses 1 zu entfernen und nunmehr in den Bereich des einen Steges 2 oder 3 des Statorgehäuses 1 zu verlegen.
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Ferner ist wesentlich, dass nunmehr ein optimierter Platz für die Anbringung des Längenmaßstabes 17 dadurch erreicht wird, dass die vertikale Länge der Seitenschenkel 13, 14 nach unten verlängert wird, um in diesem verlängerten Bereich den in Längsrichtung verlaufenden Längenmaßstab 17 anzubringen. Dies ist in 2 gezeigt.
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Gleichfalls zeigt die 2, dass der gegenüberliegende Seitenschenkel 14 für eine Anschlagbegrenzung der Verschiebebewegung des Schlittens in den Pfeilrichtungen 38 (siehe 8) genutzt werden kann.
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Zu diesem Zweck ist in der Seitenwandung, das heißt im Bereich des Steges 3 des U-förmig profilierten Statorgehäuses 1, eine Ausnehmung 21 angeordnet, in die ein Anschlagbolzen 20 eingreift, der mit seinem vorderen Ende in eine zugeordnete Längsnut 27 an der Seitenwand des Schlittens 10, das heißt im Bereich des Seitenschenkels 14, eingreift.
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Die Längsverschiebung des Schlittens 10 in Pfeilrichtung 38 wird demnach durch einen statorgehäuseseitigen Anschlagbolzen 20 begrenzt, der im Stegbereich 3 in horizontaler Richtung eingebaut ist. Dies ist aus 1 und 2 zu entnehmen. Damit ist es nun möglich, den Anschlagbolzen 20 ebenfalls aus dem Einbauraum 5 zu entfernen und somit das Einbauvolumen im Einbauraum 5 zu vergrößern, um damit ein größeres Wicklungspaket 7 einbauen zu können.
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Beim Stand der Technik war der Anschlagbolzen 20 ebenfalls im Einbauraum angeordnet, was das Einbauvolumen des Wicklungspaketes 7 beschränkte.
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Auch hier wird es bevorzugt, wenn die Ausnehmung 21 für die Aufnahme des Anschlagbolzens 20 unterhalb der Laufrollenanordnung 19 vorgesehen ist, obwohl die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist.
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Es wird noch angefügt, dass sich zwischen der Innenseite der Stege 2, 3 des Statorgehäuses 1 und den zugeordneten Seitenschenkeln 13, 14 des Schlittens 10 jeweils in Längsrichtung verlaufende Längsschlitze 23 ergeben.
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Die jeweilige Laufrollenanordnung 19 überbrückt somit die Längsschlitze 23 und bildet eine stabile Laufrollenanordnung zur Längsführung des Schlittens 10 im Statorgehäuse 1.
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Die 3 zeigt, dass der Einbauraum 12 für den Einbau von Permanentmagneten 24 unterhalb des Basisschenkels 11 des Schlittens 10 vorgesehen ist. Der Einbauraum ist in großen Grenzen veränderbar. Er kann nur einen Teil des Innenraums zwischen den Seitenschenkeln 13, 14 beaufschlagen; er kann aber auch in Pfeilrichtung 45 nach unten verlegt werden, sodass der gesamte Einbauraum in der lichten Weite der Seitenschenkel 13, 14 bis zur Unterkante 9 genutzt werden kann. Auch in diesem Fall können die Seitenschenkeln 13, 14 vorhanden sein, obwohl das sich hieraus ergebene Profil eher dem Profil eines Schlittens gemäß 5 angenähert ist.
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Die 3 zeigt auch als Abwandlung gegenüber den 1 und 2, dass es auch möglich ist, den Längenmaßstab 17 an der unteren Stirnkante des einen Seitenschenkels 13 zu befestigen, und den Positionssensor 16 in einer Ausnehmung im Bereich des Bodensteges 4 des Statorgehäuses 1 anzuordnen.
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Eine solche Einbauanordnung kann übrigens auch auf der gegenüberliegenden Seite am Seitenschenkel 14 vorgenommen werden, wobei dann ein Anschlagbolzen 20 im Bereich des Bodensteges 4 eingebaut ist und in eine zugeordnete Nut an der Stirnseite des Seitenschenkels 14 eingreift.
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Die 4 zeigt als abgewandelte Ausführungsform, dass der Anschlagbolzen 20 und der Positionssensor 16 auf den gleichen Seitenschenkel 13 des Schlittens einwirken können, wodurch der Seitenschenkel 14 entfallen kann und das gesamte Profil des Schlittens nur noch als L-Profil ausgebildet ist. Der sich hierdurch ergebende Einbauraum 12 ist dann seitlich offen.
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Die 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel, dass das Profil des Schlittens 10 etwa einem Rechteckprofil entsprechen kann, wobei der Einbauraum 12 im Innenraum des Rechteckprofils für den Einbau der Permanentmagnete 24 vorgesehen ist und nach unten hin abgedeckt ist.
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Ferner zeigt die 5, dass wahlweise der Positionssensor entweder rechts oder der Anschlagbolzen angeordnet sein kann, oder wenn der Positionssensor rechts angeordnet ist, dass dann der Anschlagbolzen 20 unten angeordnet ist oder umgekehrt.
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Die 5A bis 5C zeigen verschiedene Einbaumöglichkeiten für den Einbau des Positionssensors 16, wobei die Ausnehmungen 22, 22a, 22b, 22c auch für den Einbau eines Anschlagbolzens 20 genutzt werden können.
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Die 5A zeigt, dass der Steg 2 von der Außenseite her geöffnet ist, um von der Außenseite her eine Ausnehmung 22a für den Einbau des Positionssensors 16 zu bilden.
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Die 5B zeigt, dass die Ausnehmung 22b nicht notwendigerweise den Steg 2 durchsetzen muss, sondern es kann auch eine Sackbohrung oder Sacköffnung vorhanden sein, in die der nicht näher dargestellte Positionssensor 16 eingesetzt ist.
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Die 5C zeigt, dass auch im Bodenbereich, das heißt im Bodensteg 4 des Statorgehäuses, eine Ausnehmung 22c vorgesehen ist, in die der Positionssensor 16 eingebaut ist.
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Die 6 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines Schlittens 10, wie er schematisiert in den Zeichnungen nach 1 und 2 dargestellt ist.
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Der Schlitten weist zwei seitliche und auf gleicher Höhe befindliche Längsnuten 29 auf, an denen eine Laufrollenanordnung 19 eingreift, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Rollenkäfig 37 ausgebildet ist, der frei verschiebbar in den beiden jeweils einander gegenüberliegenden Längsnuten 29 angeordnet ist.
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In den Längsnuten 29 sind nicht näher dargestellte Laufstäbe vorhanden, die gehärtete Laufflächen bilden. Die Laufstäbe sind in 8 dargestellt.
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Der Anschlagbolzen 20 greift in eine Längsnut 27 ein und schlägt an den jeweiligen links- und rechtsseitigen Begrenzungen der Längsnut 27 an, um eine Auszugsbegrenzung für den Schlitten 10 nach beiden Seiten hin zu gewährleisten.
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Durch die Anschlagflächen an den Enden der Längsnuten 27 werden präzise Referenzpunkte im ausgefahrenen und eingefahrenen Zustand des Schlittens 10 erreicht.
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Ferner ist an der Unterseite der Einbauraum 12 erkennbar. Eine Längsnut 30, die von einem Abdeckblech 32 abgedeckt ist, nimmt den Längenmaßstab 17 (nicht dargestellt) auf.
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Die Seitenstege 13, 14 laufen nicht über die gesamte Länge des Schlittens 10 hindurch, sondern weisen an den Enden jeweils Freistellungen 26 auf. Dies bedeutet, dass die Länge der Seitenschenkel 13, 14 des Schlittens 10 nicht der Gesamtlänge des Schlittens mit dem Basisschenkel 11 entsprechen müssen.
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7 zeigt eine Unteransicht des Schlittens 10. Der Schlitten ist von der gegenüberliegenden Seite im Vergleich zu 6 dargestellt.
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Eine Längsnut 31 nimmt den Längenmaßstab 17 auf und geht in eine weitere Längsnut 30 über, die von einem Abdeckblech 32 abgedeckt ist. Auf diese Weise liegt der Längenmaßstab 17 in der Längsnut 31 und wird bündig von dem Abdeckblech 32 abgedeckt, das in der Längsnut 30 befestigt ist.
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Der Längenmaßstab 17 ist über die gesamte Länge in der Längsnut 31 eingeklebt.
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Seitlich ist jeweils eine Längsnut 33 für die Aufnahme einer Zahnstange vorgesehen, die zeichnerisch nicht dargestellt ist.
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Die nicht näher dargestellte Zahnstange wirkt mit einem in 10 jeweils auf jeder Seite angeordneten Zahnrad 39 zusammen, das drehbar und mittig mit dem Rollenkäfig 37 verbunden ist und für eine Verhinderung der Wanderung des Rollenkäfigs 37 während einer Vielzahl von Verschiebebewegungen sorgt. Damit wird sichergestellt, dass der Rollenkäfig 37 mit den darin achslos angeordneten Rollen 40 im Mittenbereich des Statorgehäuses 1 auf der Laufrollenanordnung verbleibt.
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In 8 sind weitere Einzelheiten dargestellt, wo erkennbar ist, dass die Laufrollenanordnung 19 mit Laufstäben zusammenwirkt, sodass die im Rollenkäfig 37 angeordneten Rollen 40 auf gehärteten Laufflächen von diametral einander gegenüberliegenden Laufstäben abrollen, um so eine präzise Führung des Schlittens 10 in den Pfeilrichtungen 38 zu erreichen.
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Ferner ist aus 8 zu entnehmen, dass das Wicklungspaket 7 in den Einbauraum unterhalb des Schlittens 10 eingreift und einen bodenseitigen, unteren Eisenrückschluss 34 ausbildet.
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Im Gegenzug hierzu ist an der Unterseite des Schlittens 10 ein Eisenrückschluss 35 im Einbauraum vorgesehen, unterhalb dessen die Permanentmagnete im Einbauraum 12 eingebaut sind.
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Der gesamte obere Einbauraum an der Unterseite des Schlittens 10 ist durch ein Abdeckblech 36 abgedeckt.
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In 8 ist erkennbar, dass der Positionssensor 16 im Bereich des Steges 3 in einer Ausnehmung 22 angeordnet ist, die von außen durch eine Kunststoffabdeckung 46 abgedeckt ist.
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Somit wird aus der 8 deutlich, dass der Positionssensor 16 nicht mehr den Einbauraum im Statorgehäuse 1 besetzt, sondern in den Bereich des Steges 3 verlegt ist.
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Im Vergleich zur 8 zeigt die 9 einen Schnitt durch den Schlitten, wobei die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dort ist erkennbar, dass im Bereich des Steges 2 des Statorgehäuses 1 im Bereich der Ausnehmung 21 ein Anschlagbolzen 20 angeordnet ist, und demzufolge auch der Anschlagbolzen 20 zur Begrenzung der Längsverschiebung des Schlittens in einen Steg 2 des Statorgehäuses 1 verlegt ist.
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Demnach verlegt der Anschlagbolzen 20 auch nicht mehr den Einbauraum 5 im Statorgehäuse 1.
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Die 10 zeigt die Draufsicht auf das Statorgehäuse 1 in einer Ansicht ähnlich der 1. Die nicht näher dargestellten Seitenschenkel 13, 14 des Schlittens 10 greifen in zugeordnete Freistellungen 44 im Innenbereich des Statorgehäuses 1 ein und sind dort längs verschiebbar. Sie greifen also am Wicklungspaket 7 entlang, was im gezeigten Ausführungsbeispiel aus insgesamt sechs aneinander angefügten Spulen besteht, deren - nunmehr vergrößerte - Gesamtfläche ein Maß für die überlegende Leistung des Linearmotors ist.
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Demnach ergibt sich aus der 10, dass das Wicklungspaket 7 die gesamte Breite des Statorgehäuses 1 ausfüllt, jedoch mit Ausnahme der seitlichen Freistellungen 44, die für den Eingriff der Seitenschenkel 13, 14 des Schlittens 10 vorgesehen sind.
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Hier wurde im Zusammenhang mit der 1 darauf hingewiesen, dass sich das Wicklungspaket 7 auch zumindest teilweise unter die Seitenschenkel 13, 14 erstrecken kann. Dies wurde in 1 mit den Seitenkanten 8' des Wicklungspaketes dargestellt.
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Die 10 zeigt ferner den Rollenkäfig 37 mit den dort achslos gelagerten Rollen 40 und ein im Mittenbereich des Rollenkäfigs 37 angeordnetes Zahnrad 39, das sich auf der nicht näher dargestellten statorseitigen Zahnstange abwälzt.
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Somit kann der gesamte Rollenkäfig 37 in Längsverschiebungsrichtung verschoben werden und bleibt dank des Zahnrades 39 und der statorseitig angeordneten Zahnstange immer etwa im Mittenbereich des Statorgehäuses 1
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Im Längsraum 41, der fluchtend die Freistellung 44 fortsetzt, sind Spulendrähte 42 für den Anschluss an das Wicklungspaket 7 geführt. Somit wird auch der Einbauraum unterhalb der Seitenschenkel 13, 14 des Schlittens im Statorgehäuse 1 für die Verlegung von Spulendrähten 42 genutzt.
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Die insgesamt zu Drahtbündeln zusammengefassten Spulendrähte, die durch den Längsraum 41 geführt sind, werden in einem Anschlussblock 43 zusammengefasst eingeführt und mit einer nicht näher dargestellten Elektronik verbunden.
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In 11 greift die Laufrollenanordnung lediglich oberhalb in den Einbauraum 5 ein, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus den zwei zueinander parallelen und verschiebbaren Rollenkäfigen 37 besteht, wobei das eine Zahnrad 39 in der horizontalen Ebene und das gegenüberliegende Zahnrad 39 auf der jeweiligen statorseitigen Zahnstange aufsitzt und sich dort abwälzt. Durch die in zwei verschiedenen Ebenen gerichteten Zahnräder werden die Laufeigenschaften der Rollenkäfige verbessert.
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Zeichnungslegende
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- 1
- Statorgehäuse
- 2
- Steg
- 3
- Steg
- 4
- Bodensteg
- 5
- Einbauraum
- 6
- Breite (von 5)
- 7
- Wicklungspaket
- 8
- Seitenkante 8'
- 9
- Unterkante
- 10
- Schlitten
- 11
- Basisschenkel
- 12
- Einbauraum (Permanentmagnete)
- 13
- Seitenschenkel
- 14
- Seitenschenkel
- 15
- Freiraum
- 16
- Positionssensor
- 17
- Längenmaßstab
- 18
- Pfeilrichtung
- 19
- Laufrollenanordnung
- 20
- Anschlagbolzen
- 21
- Ausnehmung (von 20)
- 22
- Ausnehmung (für 16)
- 23
- Längsschlitz
- 24
- Permanentmagnet
- 25
- Verbindungsschenkel
- 26
- Freistellung
- 27
- Längsnut (für 20)
- 28
- Längsnut
- 29
- Längsnut (für 19)
- 30
- Längsnut (für 32)
- 31
- Längsnut (für 17)
- 32
- Abdeckblech
- 33
- Längsnut (für Zahnstange)
- 34
- Eisenrückschluss (von 7)
- 35
- Eisenrückschluss (von 12)
- 36
- Abdeckblech
- 37
- Rollenkäfig
- 38
- Pfeilrichtung
- 39
- Zahnrad
- 40
- Rollen
- 41
- Längsraum
- 42
- Spulendrähte
- 43
- Anschlussblock
- 44
- Freistellung
- 45
- Pfeilrichtung
- 46
- Abdeckung
