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Die Erfindung betrifft ein Linearverschiebesystem
für einen
auf einer ebenen Bodenfläche
frei verschiebbaren Basisschlitten, insbesondere als Teil einer
Bewegungseinheit für
einen Fahrsimulator, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es
beispielsweise aus der nachveröffentlichten
DE 101 50 382 als bekannt
hervorgeht.
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Die nachveröffentlichte
DE 101 50 382 beschreibt ein Bewegungssystem
für einen
Fahrsimulator. Das Bewegungssystem umfaßt eine Kabine, die die Testperson
aufnimmt; diese Kabine ist mit einem beweglich angeordneten Sitz
und beweglich angeordneten Bedienungselementen versehen, mit Hilfe derer
hoch- und mittelfrequente Anregungen auf die Testperson ausgeübt werden.
Die Kabine ist auf einem Drehteller befestigt, welcher seinerseits
von einer sechsachsigen Bewegungseinheit getragen wird. Der Zusammenbau
von Kabine, Drehteller und sechsachsiger Bewegungseinheit ist auf
einem Basisschlitten montiert, welcher frei verschiebbar auf einer
ebenen Bodenfläche
gelagert ist und mit Hilfe einer Horizontalverschiebevorrichtung über diese
Bodenfläche
gezogen und/oder geschoben wird.
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Die Lagerung des Basisschlittens
auf der Bodenplatte bedeutet, daß das gesamte Gewicht des Basisschlittens
und der von ihm getragenen Aufbauten unmittelbar – d.h. ohne
Mitwirkung der Horizontalverschiebevorrichtung – auf der Bodenplatte lastet. Die
Horizontalverschiebevorrichtung braucht somit nicht den Basisschlitten
samt Aufbauten zu tragen, sondern dient ausschließlich der
horizontalen Bewegungsanregung – d.h.
der Verschiebung und Beschleunigung in Horizontalrichtung – des Basisschlittens.
Durch dieses Bewegungskonzept wird die Funktion des „Tragens" des Basisschlittens
entkoppelt von der Funktion des „Führens" des Basisschlittens.
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Die in der
DE 101 50 382 beschriebene Horizontalverschiebevorrichtung
zum Ziehen/Schieben des Basisschlittens auf der Bodenplatte umfaßt zwei Linearverschiebesysteme,
nämlich
- – ein
erstes Linearverschiebesystem zum Verschieben/Beschleunigen des
Basisschlittens entlang einer ersten Horizontalachse (Y), und
- – ein
zweites Linearverschiebesystem zum Verschieben/Beschleunigen des
Zusammenbaus aus erstem Linearverschiebesystem und Basisschlitten
entlang einer zweiten Horizontalachse (X), welche näherungsweise
senkrecht gegenüber
der ersten Horizontalachse (Y) ausgerichtet ist.
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Diese Ausgestaltung der Horizontalverschiebevorrichtung
gestattet eine Kaskadierung des Bewegungssystems, da die Horizontalbewegung
mittels zweier hierarchisch miteinander verbundener Linearverschiebesysteme
erfolgt. Das zweite Linearverschiebesystem ist im Ausführungsbeispiel
der
DE 101 50 382 als
ein brückenartiger
Führungsrahmen („Portalbrücke" bzw. „Traverse") ausgestaltet, der transversal
zu seiner Bewegungsrichtung – also
in Y-Richtung – die
gesamte Basisfläche überspannt; dieser
Führungsrahmen
stützt
sich an seinen beiden Enden auf Schienen (oder alternative Führungsmittel)
ab und wird entlang dieser Schienen mit Hilfe von Linearantrieben
in X-Richtung verschoben und beschleunigt. In den Führungsrahmen
ist das erste Linearverschiebesystem mit einer Antriebseinheit integriert,
mit Hilfe derer der Basisschlitten in Y-Richtung verschoben bzw.
beschleunigt wird. Der Basisschlitten ist an das erste Linearverschiebesystem über Koppelstangen
angebunden, durch welche Verdrehungen und Verschwenkungen zwischen
dem Basisschlitten und dem Führungsrahmen
ausgeglichen werden sollen.
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Aufgrund der Integration des ersten
Linearverschiebesystems in den Führungsrahmen
ist dieser erheblichen Gewichtsbelastungen ausgesetzt, was zu (statischen
und dynamischen) Verformungen des Führungsrahmens führen kann.
Um die Funktion des Linearverschiebesystems nicht zu beeinträchtigen,
sind allerdings nur sehr geringe Verformungen des Führungsrahmens
zulässig.
Daher werden an den Führungsrahmen
sehr hohe Anforderungen – große Spannbreite
und vernachlässigbar
geringe Verformungen bei hoher Gewichtsbelastung – gestellt.
Die damit verbundenen konstruktiven und werkstofftechnischen Herausforderungen
sind in der Praxis – insbesondere
die im Falle großer
Spannbreiten – kaum
zu bewältigen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, das erste Linearverschiebesystem in einer solchen Weise
zu gestalten, dass – bei
einer unverändert
hohen Kippsicherheit des Basisschlittens und einer hohen Stabilität des Gesamtsystems – der Führungsrahmen
gewichtsmäßig entlastet
wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach ist das erste Linearverschiebesystem
des Führungsrahmens
mit einem zusätzlichen Bauteil,
nämlich
einem auf der ebenen Bodenfläche verschiebbaren
Motorschlitten, versehen, an den der Basisschlitten – starr
oder über
ein Gelenk – angebunden
ist. Der Motorschlitten wird mit Hilfe der Antriebseinheit des Linearverschiebesystems
angetrieben und stützt
sich auf der Bodenfläche
ab; daher kann eine Verlagerung von (gewichtsmäßig schweren) Antriebskomponenten
des Linearverschiebesystems vom Führungsrahmen auf den Motorschlitten erfolgen,
was zu einer erheblichen Entlastung des Führungsrahmens führt. Zur
Beschleunigung des Basisschlittens in Bewegungsrichtung des ersten
Linearverschiebesystems übt
die Antriebseinheit des Linearverschiebesystems die dazu erforderlichen
Beschleunigungskräfte
auf den Motorschlitten aus, wel cher seinerseits diese Kräfte an den
Basisschlitten weitergibt. Der erfindungsgemäße, auf der Bodenfläche gleitende
Motorschlitten übernimmt
somit mehrere Funktionen:
- – Aufnahme schwergewichtiger
Antriebskomponenten,
- – Übertragung
der Kräfte
zwischen Führungsrahmen
und Basisschlitten in horizontaler Richtung,
- – Abstützung des
Basisschlittens in vertikaler Richtung, und
- – Kontermasse
für Basisschlitten,
welche die Kippneigung reduziert.
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Um Verschiebungen und Beschleunigungen des
Basisschlittens und des Motorschlittens ruckfrei zu gestalten, muss
die Reibung zwischen den Schlitten und der Bodenfläche möglichst
gering sein. Vorteilhafterweise sind die Schlitten daher über Luftlager und/oder
Luftkissen gegenüber
der Bodenfläche
gelagert (Ansprüche
2 und 3). Eine solche Luftlagerung gestattet eine freie Verschieblichkeit
der Schlitten auf der Bodenfläche
und ist mit minimalen Reibkräften zwischen
den Schlitten und Bodenfläche
verbunden. Weiterhin zeichnen sich Luftlager durch eine hohe Steifigkeit
aus, was eine wichtige Voraussetzung für ein störungsfreies Gleiten der Schlitten
auf der Bodenfläche
darstellt. – Alternativ
können
Basisschlitten und/oder Motorschlitten auch über Gleitlager oder über Rollenlager
gegenüber
der Bodenfläche
gelagert sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung ist der Basisschlitten nicht über einen einzigen, sondern über zwei
versetzt zueinander angeordnete Motorschlitten an den Führungsrahmen
angebunden (Anspruch 4). Zum Antrieb der beiden Motorschlitten sind
zwei räumlich
getrennte, synchron betriebene Antriebseinheiten vorgesehen. Dadurch kann
die Stabilität
des Gesamtsystems erhöht
werden, wodurch die Kippgefahr reduziert wird.
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Als Antriebseinheit des Linearverschiebesystems
wird vorzugsweise ein elektromagnetischer Linearantrieb verwendet
(Anspruch 5). Dieses Antriebskonzept hat gegenüber anderen An trieben (z.B. Bandzugantrieben)
den Vorteil einer kompakten Bauform. Weiterhin wird bei Verwendung
von elektromagnetischen Linearantrieben die Gefahr unkoordinierter
mechanischer Schwingungsanregungen des Systems weitgehend unterbunden.
Da elektromagnetische Linearantriebe keine Zwischengetriebe benötigen, sind
sie außerdem
besonders reibungsarm.
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Vorteilhafterweise ist der elektromagnetische Linearantrieb
als Synchronmotor ausgebildet (siehe Anspruch 6). Im Unterschied
zum Asynchronmotor, bei dem das Gegenfeld in den Sekundärspulen
durch Induktion erzeugt wird, ist das Gegenfeld beim Synchronmotor
in Form von Permanentmagneten „fest eingebaut". Synchronmotoren
haben den Vorteil, daß der „magnetische
Luftspalt" (zwischen
den Permanentmagneten und der Primärspulen) eine deutlich geringere
Rolle spielt als beim Asynchronmotor. Daher können Synchronmotoren bei vergleichbaren Kräften mit
deutlich größerem „magnetischem Luftspalt" betrieben werden;
außerdem
ist die Abhängigkeit
der Kraft von Luftspaltschwankungen prinzipbedingt gering. Dies
ist vor allem auch für
die Regelbarkeit im Betrieb und somit für die Dosierbarkeit der Kraft
von Vorteil. Wenn auch diese Gründe
alle für
die Verwendung eines Synchronmotors sprechen, so ist doch (prinzipiell)
auch der Einsatz von Asynchronmotoren möglich.
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Zweckmäßigerweise bilden die (bezüglich ihres
Gewichts schweren) Primärspulen
Teil des Motorschlittens, während
die (bezüglich
ihres Gewichts leichteren) Permanentmagneten in den Führungsrahmen
integriert werden. Auf diese Weise wird der Führungsrahmen – aufgrund
der Auslagerung der Primärspulen – erheblich
entlastet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform
haben die Permanentmagnete des Führungsrahmens die
Gestalt flacher, in Verschieberichtung (Y) des Linearantriebs aufgereihter
Tafeln oder Rippen. Diese tafelartigen Permanentmagnete greifen
in U-förmig gestaltete
Primärspulen
des Motorschlittens ein (An spruch 7). Die Reihe der Permanentmagnete überspannt
dabei den gesamten Bewegungsraum des Linearverschiebesystems. Vorteilhafterweise
sind die ineinandergreifenden Permanentmagnete/Primärspulen
vertikal orientiert, so daß die
Permanentmagnete vertikal nach unten vom Führungsrahmen abragen. Dadurch
ist das System unempfindlich gegenüber Relativbewegungen in Vertikal-(Z-)Richtung
zwischen Führungsrahmen
und Motorschlitten; weiterhin werden die Biegekräfte und Biegemomente minimiert,
die durch das Gewicht der Permanentmagnete auf den Führungsrahmen
wirken.
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Um den Motorschlitten hochgenau gegenüber dem
Führungsrahmen
zu führen,
und um den Luftspalt zwischen der Primärspule des Motorschlittens
und den Permanentmagneten des Führungsrahmens
konstant halten zu können,
sind auf dem Motorschlitten zweckmäßigerweise zusätzliche
Luftlager vorgesehen, mit Hilfe derer der Motorschlitten gegenüber dem
Führungsrahmen
abgestützt
und geführt
wird (Anspruch 8).
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Der Basisschlitten wird vorteilhafterweise über ein
Drehgelenk an den bzw. die Motorschlitten angebunden (Anspruch 9).
Im Unterschied zu einer starren Kopplung zwischen Basisschlitten
und Motorschlitten – die
eine Überbestimmtheit
des Systems zur Folge hätte – gestattet
ein solches Gelenk Verdrehungen des Basisschlittens gegenüber dem
Motorschlitten, die infolge von Verformungen und Bodenunebenheiten
auftreten können.
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Vorzugsweise ist das Drehgelenk,
das den Basisschlitten an den Motorschlitten ankoppelt, in der Höhe des Massenschwerpunkts
von Basisschlitten, getragenem Objekt und Motorschlitten angeordnet (Anspruch
10). Durch diese Art der Ankopplung werden die vom Motorschlitten
auf den Basisschlitten übertragenen
X- und Y- Kräfte
in der Höhe
des Massenschwerpunkts in den Basisschlitten eingeleitet, so daß die Gefahr
des Kippens des Basisschlittens (aufgrund von Drehmomenten um die
X- oder die Y-Achse) minimiert wird.
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Um die Gefahr des Kippens des Basisschlittens
weiter zu reduzieren, ist es vorteilhaft, auch die dem Motorschlitten
abgewandte Seite des Basisschlittens gegenüber der Bodenfläche abzustützen. Hierzu
wird ein an den Basisschlitten über
ein Drehgelenk angekoppelter Kopfträger verwendet, der verschiebbar
auf der Bodenfläche
gelagert ist (Anspruch 11). Zusätzlich
kann der Kopfträger über Koppelelemente
gegenüber
dem Basisschlitten abgestützt
sein (Anspruch 12).
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische, nicht maßstabsgetreue
Ansicht eines über
Motorschlitten an einen Führungsrahmen
angekoppelten Basischlittens
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1a in
einer Schnittdarstellung und
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1b in
einer Aufsicht;
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2 eine
Detailansicht des Motorschlittens
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2a in
einer perspektivischen Ansicht,
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2b in
einer Schnittdarstellung und
-
2c in
einer Aufsicht.
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1a und
1b zeigen in einer schematischen
Darstellung einen Ausschnitt eines Bewegungssystems
1 für einen
Fahrsimulator
2 zur Erzeugung von Bewegungseindrücken auf
eine Testperson. Das Bewegungssystem
1 umfaßt einen
Basisschlitten
3, auf dem eine sechsachsige Bewegungseinheit
4,
ein Drehteller
5 und eine Kabine
6 angeordnet
sind. Mit Hilfe der sechsachsigen Bewegungseinheit
4 und
dem Drehteller
5 kann die Kabine
6 in allen sechs
Raumfreiheitsgraden (drei translatorischen Freiheitsgraden und drei
rotatorischen Freiheitsgraden) gegenüber dem Basisschlitten
3 bewegt
werden. Zur gesteuerten Verschiebung und Beschleunigung des Zusammenbaus
aus Basisschlitten
3, sechsachsiger Bewegungseinheit
4,
Drehteller
5 und Kabine
6 entlang der beiden Horizontalachsen
X und Y umfaßt
das Bewegungssystem
1 des Fahrsimulators
2 weiterhin
eine Horizontalverschiebevorrichtung
7, welche sowohl in
X- als auch in Y-Richtung einen großen Bewegungsraum (von 20 Metern
und mehr) überspannt
und mit Hilfe derer niederfrequente Bewegungseindrücke auf
die Testperson ausgeübt
werden können.
Bezüglich
einer detaillierten Beschreibung des Bewegungssystems
1 und
seiner Komponenten wird auf die
DE
101 50 382 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit
in diese Anmeldung aufgenommen wird.
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Um die für unterschiedliche Fahrmanöver benötigten Geschwindigkeiten
und Beschleunigungen in hoher Auflösung und Güte aufbringen zu können, muss
der Basisschlitten 3 mit der darauf befestigten Last 4, 5, 6 – welche
insgesamt mehrere Tonnen schwer ist – möglichst reibungsarm gegenüber der
Bodenfläche 8 gelagert
werden. Dies wird im Ausführungsbeispiel
der 1a und 1b durch eine Luftlagerung 9 des
Basisschlittens 3 gegenüber
der Bodenfläche 8 realisiert.
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Die Horizontalverschiebevorrichtung 7 des Fahrsimulator-Bewegungssystems 1 besteht
aus zwei Linearverschiebesystemen, die bezüglich ihrer Bewegungsrichtungen
orthogonal zueinander angeordnet sind. Mit Hilfe eines ersten Linearverschiebesystems 10 wird
der Basisschlitten 3 mitsamt der darauf angeordneten Komponenten 4, 5, 6 in
Y-Richtung verschoben und beschleunigt. Mit Hilfe eines weiteren
(in den Figuren nicht dargestellten) zweiten Linearverschiebesystems
wird der Zusammenbau aus Basisschlitten 3 und erstem Linearverschiebesystem 10 entlang
der X-Richtung verschoben und beschleunigt.
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Das erste Linearverschiebesystem 10 umfasst
einen Führungsrahmen 11 – im folgenden
auch „Traverse" 11 genannt – der den
gesamten Bewegungsraum des Basisschlittens 3 in Y-Richtung überspannt.
Im hier beschriebenen Anwendungsfall des Fahrsimulator-Bewegungssystems 1 ist
die Traverse 11 in X-Richtung beweglich und wird mit Hilfe
des zweiten (in den Figuren nicht gezeigten) Linearverschiebesystems
gesteuert in X-Richtung
beschleunigt und verschoben. Zur Verringerung der Durchbiegung unter
Eigengewicht bei gleichzeitiger Minimierung des Bauraumbedarfes
in Vertikal-(Z-)Richtung kann die Traverse 11 – neben
endseitigen Füßen – über mehrere
in Y-Richtung verteilte
Stützen 13 gegenüber der
Bodenfläche 8 abgestützt werden.
Die Stützen 13 sind über Luftlager 14 oder
Luftgleitkissen-Elemente gegenüber
der Bodenfläche 8 gelagert,
um eine reibungsarme Verschiebbarkeit der Traverse 11 in
X-Richtung sicherzustellen. Die Position und Steifigkeit der Stützen 13 werden
nach schwingungstechnischen Gesichtspunkten bestimmt. – Wird eine
Verschiebung in X-Richtung nicht benötigt, so kann die Traverse 11 stationär gegenüber der
Bodenfläche 8 gelagert
sein.
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Zur Linearverschiebung des Basisschlittens 3 in
Y-Richtung ist an der Traverse 11 eine Antriebseinheit 12 vorgesehen,
mit Hilfe derer der Basisschlitten 3 gesteuert in Y-Richtung
gezogen und/oder geschoben wird. Allerdings ist – im Unterschied zu dem in
der (unveröffentlichten
Patentanmeldung 101 50 382.2-35) – der Basisschlitten 3 nicht über Koppelstangen
an die Antriebseinheit angebunden, sondern der Antrieb des Basisschlittens 3 erfolgt
erfindungsgemäß mit Hilfe
eines (in 2a in einer
perspektivischen Darstellung gezeigten) Motorschlittens 15,
der mit Hilfe der Antriebseinheit 12 entlang der Traverse 11 verschoben
und beschleunigt wird und an den der Basisschlitten 3 über ein
Gelenk 16 angekoppelt ist. Der Motorschlitten 15 ist über Luftlager 17 frei
verschiebbar gegenüber
der Bodenfläche 8 gelagert.
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Die Antriebseinheit 12 wird
durch einen elektromagnetischen Linear-Direkt-Antrieb 18 gebildet. Das
Funktionsprinzip eines solchen Antriebs 18 entspricht einem „abgewickelten" Elektromotor. Elektromagnetische
Linearantriebe haben den Vorteil, ohne den Einsatz mechanisch bewegter
Kraftübertragungglieder
oder Getriebe auszukommen. Dadurch wird zum einen die Güte der Bewegungsdarstellung verbessert,
da die Reibung im System – insbesondere
beim Einsatz von Luftlagern 14, 17 als Trag- und Führungselemente – minimal
wird. Zum anderen steigt die Verfügbarkeit, da keine verschleißanfälligen Komponenten
(wie z.B. Getriebe oder Stahlbänder)
vorhanden sind, die häufige
Wartungsintervalle erforderlich machen. – Alternativ zu einem elektromagnetischen
Linear-Direkt-Antrieb 18 kann jedoch bei Bedarf auch ein
Bandantrieb o.ä.
verwendet werden.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird die Antriebseinheit 12 durch Synchronmotoren 19 mit Permanentmagneten 20 und
Primärspulen 21 gebildet.
Die Primärspulen 21 sind
in den Motorschlitten 15 integriert. Dies ist aus 2b ersichtlich, während in 2a die Primärspulen 21 aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht gezeigt sind. Der Motorschlitten 15 weist vier Primärspulen 21 auf,
die parallel zur Traverse 11 (d.h. parallel zur Bewegungsrichtung
Y) ausgerichtet sind und zwei parallel zueinander liegende Spulenpakete 22 bilden.
In jedem Spulenpaket 22 ist zwischen den beiden zugehörigen Einzelspulen 21 ein
schlitzartiger, nach oben hin geöffneter Hohlraum 23 vorgesehen,
in den die an der Traverse 11 befestigten Permanentmagnete 20 eingreifen.
Die Permanentmagnete 20 ihrerseits haben die Form flacher
ebener Platten 24 oder Rippen und sind in zwei parallel
zueinander verlaufender Reihen an der Traverse 11 angebracht
und so ausgerichtet, dass sie in Vertikal-(Z-)richtung nach unten
hin abragen.
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Die lichte Breite der Hohlräume 23 ist
auf eine solche Weise auf die Schichtdicke der Magnetplatten 24 abgestimmt,
dass zwischen den Primärspulen 21 und
den Magnetplatten 24 ein Luftspalt vorgesehen ist: Da der
Betrag dieses Luftspalts großen
Einfluss auf die Stärke
der induzierten Ströme und
somit die resultierende Kraft des Motors hat, sollte dieser Luftspalt
möglichst
klein sein, um eine ausreichende Leistungsdichte des Motors zu gewährleisten.
Ein kleiner Luftspalt kann aber nur dann realisiert werden, wenn
die Bewegung des Motorschlittens 15 hochgenau parallel
zu den Permanentmagneten 20 der Traverse 11 erfolgt.
Diese hochgenaue Führung des
Motorschlittens 15 gegenüber der Traverse 11 wird
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
durch zwei – in
Y-Richtung versetzt zueinander angeordneten – Paaren von Luftlagern 25 erreicht,
welche an einer auf der Traverse 11 ausgebildeten ebenen
Führungsschiene 26 angreifen.
Wie aus 2b ersichtlich, sind
die Permanentmagnete 20 direkt an die Führungsschiene 26 angebunden;
diese räumliche
Nähe des
Antriebsmotors 12 zu den Luftlager-Führungen 25, 26 stellt
sicher, daß die
Primärspulen 21 des
Motorschlittens 15 hochgenau gegenüber den Magnetplatten 24 der
Traverse 11 geführt
werden können,
so daß – ohne Gefahr
von Kollisionen – ein
kleiner Luftspalt realisiert werden kann.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist der Basisschlitten 3 mit Hilfe von zwei Motorschlitten 15, 15' an die Traverse 11 angebunden.
Die beiden Motorschlitten 15, 15' sind um einen Abstand 27 versetzt zueinander
an der Traverse 11 angeordnet. Durch eine synchronisierte
Anregung der Spulenpakete 21 der beiden Motorschlitten 15, 15' werden die
zugehörigen
Antriebseinheiten 12, 12' synchron betrieben, so dass sich
die beiden Motorschlitten 15, 15' synchron zueinander auf der Traverse 11 hin-
und herbewegen.
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Die Ankopplung des Basisschlittens 3 an
die Motorschlitten 15, 15' wird über Drehgelenke 16, 16' bewirkt. Da
diese beiden Gelenke 16, 16' in Y-Richtung um den Abstand 27 versetzt
zueinander angeordnet sind, werden durch diese Anordnung Drehbewegungen
des Basisschlittens 3 um die vertikale (Z-)Achse wirksam
unterbunden. Die Höhe 28 der Drehgelenke 16, 16' gegenüber der
Bodenfläche 8 (und
somit die Höhe 28,
auf der die Ankopplung des Basisschlittens 3 an die Motorschlitten 15, 15' erfolgt) ist
so gewählt,
dass sie der Höhe
des Schwerpunkts (Arbeitspunkts) des Zusammenbaus aus Basiseinheit 3,
sechsachsiger Bewegungseinheit 4 und Drehteller 5 und
Kabine 6 entspricht. Dadurch greifen die von den Motorschlitten 15, 15' in den Basisschlitten 3 eingeleiteten
Kräfte
genau in Schwerpunktshöhe 28 an,
so daß Kipp-
und Schwenkbewegungen um die horizontalen X- und Y-Achsen minimiert
werden. Diese Kopplung des Basisschlittens 3 an die Traverse mit
Hilfe zweier Motorschlitten 15, 15' reduziert die Anfälligkeit
des Gesamtsystems gegenüber
Dreh-, Kipp- und Schwenkbewegungen in allen drei Raumachsen.
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Zur weiteren Stabilisierung des Gesamtsystems 1 wird
der Basisschlitten 3 an seiner den Motorschlitten 15, 15' entgegengesetzten
Seite 29 mit einem sogenannten „Kopfträger" 30 versehen. Der Kopfträger 30 ist über ein
Luftlager 31 frei verschiebbar auf der Bodenfläche 8 gelagert
und ist über
ein (Drehungen um die X-Achse gestattendes) Drehgelenk 32 an
den Basisschlitten 3 angebunden. Die linearen Ausdehnungen
des Kopfträgers 30 in
Y-Richtung gewährleisten
eine zusätzliche
Stabilisierung des Basisschlittens 3 mit Aufbauten 4, 5, 6 gegenüber Kippungen
und Wankbewegungen. Zur Abstützung
des Basisschlittens 3 am Kopfträger 30 sind die Enden 33 des
Kopfträgers 30 über Koppelstangen 34 an
den Basisschlitten 3 an gebunden. Die Anbindungspunkte
der Koppelstangen 34 und des Drehgelenks 32 an
den Basisschlitten 3 befinden sich vorzugsweise auf der
Höhe 28 des
Massenschwerpunkts.
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Zur Wankstabilisierung kann das Drehgelenk 32 mit
einem aktiven oder einem passiven Feder-/Dämpfungselement mit oder ohne
Endanschlag versehen sein, welches den Basisschlitten 3 bei Drehauslenkungen
in die Ursprungslage zurückführt. Bei
Verwendung einer aktiven Wankstabilisierung des Basisschlittens 3 sind
auf dem Basisschlitten 3 Sensoren befestigt, welche Wank-
und Kippauslenkungen des Basisschlittens 3 erkennen und
im Fall einer drohenden Kippung das Drehgelenk 32 sperren.
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Wenn der Basisschlitten 3 über Motorschlitten 15 an
den Führungsrahmen 11 angebunden
ist und weiterhin ein Kopfträger 30 vorgesehen
ist, kann die Lagerung des Basisschlittens 3 gegenüber der Bodenflächen 8 ausschließlich über die
Luftlager 17, 31 der Motorschlitten 15 und
des Kopfträgers 31 erfolgen,
so dass auf die in 1b gezeigte
(zusätzliche)
Luftlage rung 9 auf der Unterseite des Basisschlittens 3 verzichtet
werden kann.
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Neben der in den 1 und 2 gezeigten
Anwendungsbeispiel, bei dem der Spezialfall eines Bewegungssystems 1 für einen
Fahrsimulator 2 beschrieben ist, eignet sich das erfindungsgemäße Linearverschiebesystem 10 für ein weites
Spektrum weiterer Anwendungsfälle,
bei denen eine Last 4, 5, 6 hochgenau
und reibungsarm gegenüber
einer Bodenplatte 8 verschoben werden soll.