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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Motorentechnologie und insbesondere einen Linearmotor mit verkürzter Montagezeit, der ein hohes Präzisionsniveau bereitstellt.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Ein Linearmotor weist für gewöhnlich die Vorteile geringer Kosten und genauer Regelbarkeit auf. Linearmotoren kommen daher bei Antrieben intensiv zum Einsatz. Bei einigen Linearmotoren werden Permanentmagnete verwendet. Diese Linearmotoren sind billiger. Die
US 715133 offenbart einen ähnlichen Linearmotor mit dem Titel ”mit Erdungsschiene versehener Antrieb”, der, wie aus der
1 des '333 Patents ersichtlich ist eine Statoranordnung (
2), eine Rotoreinheit (
10), eine Ausgangswelle (
13) und ein Gehäuse (
21) umfasst. Das Rotormodul (
10) ist in dem Statormodul (
2) drehbar befestigt. Die Ausgangswelle (
13) kann in Abhängigkeit von einer Drehung des Rotormoduls (
10) linear bewegt werden. Das Gehäuse (
21) ist durch eine Frontplatte (
20) mit der Statoranordnung (
2) verbunden.
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Ausführlich beschrieben, wird die Frontplatte (20) an die Statoranordnung (2) geschweißt, und anschließend das Gehäuse (21) auf der Frontplatte (20) positioniert, und danach wird die Frontplatte (20) gebogen, um das Gehäuse (21) an Ort und Stelle zu befestigen. Das Befestigen des Gehäuses (21) an dem Statormodul (2) auf diese Art verkompliziert jedoch das Herstellungsverfahren der Linearmotoren. Beim Schweißen oder Biegen der Frontplatte (20) ist es ferner schwierig das Gehäuse (21) an Ort und Stelle zu halten, wodurch die Genauigkeit der Linearmotoren beeinträchtigt wird.
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Der Fachmann sollte daher alle möglichen Verbesserungen bei Linearmotoren berücksichtigen, um die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde unter den gegebenen Umständen fertig gestellt. Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Linearmotors mit vereinfachter Montage, der ein hohes Präzisionsniveau bereitstellt.
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Um diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen umfasst ein Linearmotor ein Statormodul, ein Rotormodul und einen Erweiterungsstab.
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Das Statormodul umfasst eine erste Statoreinheit und eine zweite Statoreinheit. Die erste Statoreinheit umfasst eine obere Abschlusskappe und eine erste Wicklung. Die obere Abschlusskappe umfasst ein oberes Halteelement und eine obere Spule, die sich von dem oberen Halteelement einstückig erstreckt. Das obere Halteelement umfasst eine obere Wand mit einer Durchgangsöffnung. Die erste Wicklung ist um die obere Spule gewunden. Die zweite Statoreinheit umfasst eine untere Abschlusskappe und eine zweite Wicklung. Die untere Abschlusskappe umfasst ein unteres Halteelement und eine untere Spule, die mit dem unteren Halteelement verbunden ist und an die obere Spule stößt. Die zweite Wicklung ist um die untere Spule gewunden.
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Das Rotormodul ist in dem Statormodul drehbar befestigt. Das Rotormodul umfasst einen Rotorkörper und mindestens einen Magneten, der um den Rotorkörper befestigt ist. Der Rotorkörper umfasst ein Innengewinde. Der Magnet liegt der ersten und zweiten Wicklung gegenüber.
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Der Erweiterungsstab ist durch die Durchgangsöffnung der oberen Wand in das Innere des Statormoduls linear beweglich eingefügt, und umfasst ein Außengewinde, das auf das Innengewinde des Rotorkörper geschraubt ist, um den Erweiterungsstab linear bei einer Drehung des Rotormoduls zu bewegen.
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Die obere Spule erstreckt sich ferner von dem oberen Halteelement einstückig. Daher wird kein anderes Befestigungsmittel zwischen dem Halteelement und der Spule benötigt. Die Montage der Komponenten ist daher vereinfacht, wobei jegliche Positionierungsschwierigkeit zwischen der oberen Spule und dem oberen Halteelement vermieden und ein hohes Präzisionsniveau der Linearmotoren garantiert wird.
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Andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die nachstehend aufgeführte Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden, in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Strukturkomponenten bezeichnen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die 1 ist eine Explosionssicht eines Linearmotors gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die 2 ist eine erhabene Explosionsansicht des Linearmotors gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die 3 ist eine Schnittsicht der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, die den Erweiterungsstab in der unteren Grenzstellung zeigt.
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Die 4 ist eine Schnittsicht der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, die den Erweiterungsstab in der oberen Grenzstellung zeigt.
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Die 5 ist eine Explosionssicht eines Linearmotors gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die 6 ist eine Schnittsicht des Linearmotors gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Unter Bezug auf die 1 bis 3, wird ein Linearmotor 1 gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform gezeigt. Der Linearmotor 1 umfasst ein Statormodul 10, ein Rotormodul 20, einen Erweiterungsstab 30 und zwei Lager 40, 50.
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Das Statormodul 10 umfasst eine erste Statoreinheit 11 und eine zweite Statoreinheit 12, die in der ersten Statoreinheit 11 befestigt ist.
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Die erste Statoreinheit 11 umfasst eine obere Abschlusskappe 111 und eine erste Wicklung 112. Die obere Abschlusskappe 111 umfasst ein oberes Halteelement 1111 und eine obere Spule 1112, die sich von dem oberen Halteelement 1111 zum Wickeln der ersten Wicklung 112 erstreckt. Das obere Halteelement 1111 umfasst eine obere Wand 1113 und eine ringförmige Umgebungswand 1114, die mit der oberen Wand 1113 und der oberen Spule 1112 verbunden ist. Die obere Wand 1113 legt eine Durchgangsöffnung 1115 zum Einfügen des Erweiterungsstabs 30 fest. Die ringförmige Umgebungswand 1114 legt mindestens eine, beispielsweise zwei, Führungsrille(n) 1116 fest. Um die Positionierung des Lagers 40 zu vereinfachen, legt das obere Halteelement 1111 einen ersten Lagerpositionierungsabschnitt 1117 zwischen der ringförmigen Umgebungswand 1114 und der obere Spule 1112 fest. Der erste Lagerpositionierungsabschnitt 1117 legt eine Anlauffläche 1118 und eine Ringfläche 1119 zum Tragen des äußeren Laufrings des Lagers 40 fest. Um die erste Wicklung 112 an einer Exponierung an der Außenseite zu hindern, umfasst die erste Statoreinheit 11 ferner einen inneren Magnetkragen 113 und einen äußeren Magnetkragen 114, und eine Aufnahmekammer 115, die zwischen dem inneren Magnetkragen 113 und dem äußeren Magnetkragen 114 festgelegt ist, um die obere Spule 1112 und die erste Wicklung 112 aufzunehmen.
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Der Aufbau der zweiten Statoreinheit 12 gleicht im Wesentlichen dem der ersten Statoreinheit 11 und umfasst eine untere Abschlusskappe 121 und eine zweite Wicklung 122. Die untere Abschlusskappe 121 umfasst ein unteres Halteelement 1211 und eine untere Spule 1212, die sich von dem unteren Halteelement 1211 erstreckt und an die obere Spule 1112 stößt. Die untere Spule 1212 ist für das Wickeln der zweiten Wicklung 122 bereitgestellt. Eine Vertiefung ist zwischen dem oberen Halteelement 111 und dem unteren Halteelement 1211 festgelegt, um das Rotormodul 20 aufzunehmen. Ähnlich dazu stellt das untere Halteelement 1211 zur genauen Positionierung des Lagers 50 einen dritten Lagerpositionierungsabschnitt 1213 zwischen dem unteren Halteelement 1211 und der untere Spule 1212 bereit. Dieser dritte Lagerpositionierungsabschnitt 1213 legt eine Anlauffläche 1214 und eine Ringfläche 1215 zum Tragen des äußeren Laufrings des Lagers 50 fest. Um ferner die zweite Wicklung 122 an einer Exponierung an der Außenseite zu hindern, umfasst die zweite Statoreinheit 12 ferner einen inneren Magnetkragen 123, einen äußeren Magnetkragen 124 und eine Aufnahmekammer 125, die zwischen dem inneren Magnetkragen 123 und dem äußeren Magnetkragen 124 festgelegt ist, um die untere Spule 1212 und die zweite Wicklung 122 aufzunehmen. Einstückiges Herstellen der unteren Spule und des unteren Halteelement in einem Stück garantiert eine höhere Präzision. Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die untere Spule jedoch ein getrenntes Element sein, das mit dem unteren Halteelement durch Befestigungsmittel, einem Druckknopf oder irgend einem anderen Befestigungsmittel, verbunden ist.
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Das Rotormodul 20 ist in dem Statormodul 10 drehbar befestigt. Das Rotormodul 20 umfasst deutlicher gesagt einen Rotorkörper 21 und einen ringförmigen, hohlen Magneten 22, der um den Rotorkörper 21 in der ersten Wicklung 112 und der zweiten Wicklung 122 befestigt ist. Der Rotorkörper 21 umfasst eine Magnethalterung 211 zum Halten des ringförmigen, hohlen Magneten 22 und eine Nute 212, die in der Magnethalterung 211 befestigt ist. Die Nute 212 legt darin ein Innengewinde 213 fest. Zur genauen Positionierung des Lagers 40, 50, umfasst der Rotorkörper 21 ferner einen zweiten Lagerpositionierungsabschnitt 23 und einen vierten Lagerpositionierungsabschnitt 24, die dem ersten Lagerpositionierungsabschnitt 1117 und dem dritten Lagerpositionierungsabschnitt 1213 des Statormoduls 10 entsprechen. Der zweite und vierte Lagerpositionierungsabschnitt 23, 24 legen ferner jeweils eine Anlauffläche 231, 241 und eine Ringfläche 232, 242 zum Tragen des Lagers 40, 50 fest. Die Lager 40, 50 sind daher jeweils zwischen dem ersten und zweiten Lagerpositionierungsabschnitt 1117, 23 und dem dritten und vierten Lagerpositionierungsabschnitt 1213, 24 positioniert. Wahlweise können mehrere Magneten um den Rotorkörper angeordnet sein und der Rotorkörper kann einfach die vorstehend erwähnte Magnethalterung aufweisen, die ein Innengewinde aufweist, das davon festgelegt ist. Die Zahl der Lager kann ebenso geändert werden.
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Der Erweiterungsstab 30 kann in der Durchgangsöffnung 1115 der oberen Wand 1113 bewegt werden und ist in das Innere des Statormoduls 10 eingefügt. Der Erweiterungsstab 30 legt ferner ein Außengewinde 31 fest, das in das Innengewinde 213 des Rotorkörpers 21 geschraubt ist. Daher wird das Rotormodul 20, wenn die erste und zweite Wicklung 112, 122 mit Strom versorgt werden, gedreht, wobei der Erweiterungsstab 30 zur linearen Bewegung in dem in der 3 und 4 gezeigten Bereich angetrieben wird. In dieser Ausführungsform umfasst der Erweiterungsstab 30 ein Stiftloch 32 und einen Lokalisierungsstift 33. Der Lokalisierungsstift 33 ist in dem Stiftloch 32 befestigt und kann in den Führungsrillen 1116 bewegt werden, um den Erweiterungsstab 30 während seiner Linearbewegung an einer Drehung zu hindern. Diese Anordnung den Erweiterungsstab 30 an einer Drehung zu hindern, stellt keine Einschränkung dar. Andere Mittel können wahlweise angewendet werden. Der Erweiterungsstab 30 umfasst ferner eine erste Stabkomponente 34, die in das Statormodul 10 eingefügt ist, eine zweite Stabkomponente 35, die an der Außenseite des Statormodul 10 exponiert vorliegt, und einen Verbindungsstift 36. Die erste Stabkomponente 34 legt ein Außengewinde 31 und ein erstes Stiftloch 341 fest. Die zweite Stabkomponente 35 legt ein erstes Verbindungsende 351 und ein zweites Stiftloch 352 an dem Verbindungsende 351 fest und entspricht dem ersten Stiftloch 341. Der Verbindungsstift 36 ist in das erste Stiftloch 341 und das zweite Stiftloch 351 eingefügt, um die erste und zweite Stabkomponente 34, 35 zu verbinden. Die Breite des Verbindungsendes 351 ist ferner größer als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 1115, wodurch ein Fallen des Erweiterungsstabs 30 in das Innere des Statormoduls 10 verhindert wird.
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In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, die in den 5 und 6 gezeigt wird, umfasst der Erweiterungsstab 60 ferner eine einzelne Stabkomponente 61, die eine Lokalisierungsrille 611 aufweist, die sich um den Umfang erstreckt und an der Außenseite des Statormoduls 10 angeordnet ist, und einen E-förmigen Rückhaltering 62, der in der Lokalisierungsrille 611 befestigt ist und an der Außenseite des Statormoduls 10 gehalten ist. Der E-förmige Rückhaltering 62 ist größer als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 1115. Der E-förmige Rückhaltering 62 kann daher den Erweiterungsstab 60 an einem Fallen in das Innere des Statormoduls 10 hindern.
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Die erste und zweite Statoreinheit des Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen wie vorstehend aufgeführt jeweils ein Halteelement und eine Spule, d. h. dass kein anderes Befestigungsmittel zwischen dem Halteelement und der Spule benötigt wird. Die Montage der Komponenten ist daher ohne kumulatives Spiel vereinfacht und die Präzision des Linearmotors ist bedeutend verbessert, um die industriellen Bedürfnisse zu erfüllen.
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Obgleich bestimmte Ausführungsformen der Erfindung für Illustrationszwecke ausführlich beschrieben wurden, können zahlreiche Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne von der Idee und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung wird demzufolge lediglich durch die beigefügten Ansprüche begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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