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Die
Erfindung betrifft einen Linearmotor mit einer Längsrichtung, einem Primärteil, das
an einem Primärteilträger befestigt
ist, und einem Sekundärteil, das
mit Befestigungselementen an einem Sekundärteilträger in einer variabel vorbestimmbaren
Längsposition
befestigbar ist, wobei die Befestigungselemente mit Befestigungsabschnitten
am Sekundärteil zusammenwirken,
und mindestens einer Führung, mit
der der Primärteilträger relativ
zum Sekundärteilträger in Längsrichtung
beweglich geführt
ist.
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Derartige
Linearmotoren sind beispielsweise aus
EP 868 774 B1 bekannt. Aus
DE 101 43 808 A1 ist bekannt,
das Sekundärteil
mit separaten Befestigungselementen in einer variabel vorbestimmbaren Längsposition
am Sekundärteilträger zu befestigen, wobei
die Befestigungselemente mit dem Sekundärteilträger verschraubt werden. Diese
Ausführungsform
hat den Nachteil, dass die separaten Befestigungselemente gesondert
hergestellt werden müssen,
wodurch der Fertigungsaufwand für
den Linearmotor steigt.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung einen Linearmotor anzugeben, bei
dem der Fertigungsaufwand gering ist. Diese Aufgabe wird dadurch
gelöst, dass
die Befestigungselemente und der Sekundärteilträger einstückig ausgeführt werden. Dadurch wird der
Aufwand zur Herstellung des Sekundärteilträgers und der Befestigungselemente
reduziert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden der Sekundärteilträger und
die Befestigungselemente als einstückiges Sekundärprofil
mittels Aluminiumstrangpressen hergestellt.
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In
Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Befestigungselemente
aus Anschlagelementen und Haltelementen bestehen, wobei die Anschlagelemente
die Lage des Sekundärteils
quer zur Längsrichtung
des Linearmotors festlegen und im wesentlichen starr mit dem Sekundärteilträger verbunden
sind. Die Anschlagelemente und die entsprechenden Befestigungsabschnitte
am Sekundärteil
können
daher besonders einfach ausgeführt
werden, nämlich
als ebene Flächen,
wobei die Befestigungselemente nach dem Strangpressen nicht mehr
gesondert bearbeitet werden müssen.
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Damit
das Sekundärteil
ohne großen
Kraftaufwand in das Sekundärprofil
eingeschoben werden kann wird vorgeschlagen, dass ein Wirkabschnitt
der Haltelemente relativ zum Sekundärteilträger verlagerbar, vorzugsweise
elastisch verlagerbar ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das
Sekundärprofil
so hergestellt wird, dass sich die Halteelemente in einer ersten
Position befinden, in der die Befestigungselemente und die Befestigungsabschnitte
während
des Einschiebens im Wesentlichen nicht in Wirkverbindung stehen.
Mit Fixiermittel, vorzugsweise Schraubbolzen, werden die Halteelemente
anschließend
in einer zweiten Position so fixiert, dass Wirkverbindung zwischen
mindestens einem Halteelement, mindestens einem Anschlagelement
und mindestens einem Befestigungsabschnitt des Sekundärteils besteht.
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Die
Befestigungselemente und die Befestigungsabschnitte des Sekundärteils können kraftschlüssig und/oder
formschlüssig
und/oder reibschlüssig
zusammenwirken.
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Die
mindestens eine Führung
ist vorzugsweise als Schienenführung
mit mindestens einem Führungswagen
und einer Führungsschiene
ausgebildet, wobei die Führungsschiene
am Sekundärteilträger und
der mindestens eine Führungswagen
am Primärteilträger befestigt
ist. Schienenführungen
haben den Vorteil, dass sie am Markt kostengünstig erhältlich sind, weil sie in großer Stückzahl hergestellt
werden.
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Der
Nachteil dieser Ausführungsform
besteht jedoch darin, dass Schienenführungen sehr steif sind. Daher
können
aufgrund von thermischen Verformungen im Primärteilträger, die von der Abwärme des
Primärteils
verursacht werden, erhebliche Kräfte
in den Schienenfüh rungen
entstehen, insbesondere bei Verwendung von mehreren Schienenführungen,
die statisch überbestimmt
sind. Diese Kräfte
können
wiederum den vorzeitigen Ausfall einer oder mehrerer Schienenführungen
zur Folge haben. Es wird daher vorgeschlagen, dass sowohl im Primärteil als
auch im Primärteilträger Kühlkanäle vorgesehen
sind, die von einem Kühlfluid
durchströmbar
sind, so dass die Abwärme
zu einem großen
Teil über
des Kühlfluid
abgeführt
werden kann, wodurch im Primärteilträger geringere
thermische Verformungen entstehen. Besonders vorteilhaft ist es,
wenn das Kühlfluid
zuerst den Primärteilträger und
anschließen
das Primärteil
durchströmt.
Auf diese Weise wird der Primärteilträger besonders
gut gekühlt,
weil das einströmende
Kühlfluid
noch nicht durch die Primärteil-Abwärme aufgeheizt
werden konnte. Durch eine thermische Isolierschicht zwischen Primärteil und
Primärteilträger kann
ein unerwünschte
Wärmefluss
vom Primärteil
zum Primärteilträger verhindert
werden.
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Um
den Herstellaufwand zu senken ist es sinnvoll, den Primärteilträger besonders
kurz auszuführen.
Die minimale Länge
des Primärteilträgers wird
von der Länge
des Primärteils
und dem Bauraum zum Abführen
einer Vielzahl von Kabeln, die mit dem Primärteil verbunden sind, begrenzt.
Diese Kabel dürfen
in Längsrichtung
nicht über
den Primärteilträger überstehen,
damit sie beim Verfahren des Primärteils die Endanschläge nicht
berühren
können. Im
Hinblick auf eine hohe Momententragfähigkeit des Linearmotors müssen die
Führungswagen
möglichst nah
an den äußersten
Ecken des Primärteilträgers befestigt
werden, wobei sie dort den Bauraum für die Kabelabführung versperren.
Zur Lösung
dieses Problems wird vorgeschlagen, dass die Vielzahl von elektrischen
Kabeln, die mit dem Primärteil
verbunden sind, eine Ausnehmung im Primärteilträger durchsetzen.
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In
Weiterbildung der Kabelabführung
wird vorgeschlagen, die Vielzahl von Kabel innerhalb der Ausnehmung
im Primärteilträger zu einem
Kabelbündel
zusammenzufassen. Auf diese Weise kann die Vielzahl von Kabel außerhalb
des Linearmotors kostengünstiger
verlegt werden. Innerhalb des Linearmotors, insbesondere im Raum
zwischen dem Primärteil
und der Ausnehmung im Primärteilträger ist ein
Kabelbündel
wegen des größeren minimalen
Biegeradius gegenüber
einzelnen Kabeln nachteilig, weil für die Verlegung mehr Bauraum
in Linearmotorlängsrichtung
benötigt
würde.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden. Es stellt dar:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Linearmotors mit entferntem
Primärteilträger;
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2 eine
Schnittansicht des Linearmotors gemäß 1; und
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3 eine
Schnittansicht eines Primärteilträgers.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Linearmotor
allgemein mit 10 und dessen Längsrichtung mit L bezeichnet.
Der Linearmotor besteht aus einem Primärteil 12, das an einem
strichpunktiert angedeutetem Primärteilträger 14 befestigt ist.
Die Länge
des Sekundärteils 16 ergibt
sich aus dem gewünschten Hub
und der Länge
des Primärteils 12.
Das Sekundärteil 16 ist
an einem Sekundärteilträger 18 befestigt,
wobei aus Kostengründen
die Länge
des Sekundärteils 16 kleiner
ist als die Länge
des Sekundärteilträgers 18.
Der Primärteilträger 14 ist
mit zwei Schienenführungen 20, 21 relativ
zum Sekundärteilträger 18 in
Längsrichtung
L beweglich geführt.
Die Schienenführungen 20, 21 bestehen
aus je einer Führungsschiene 26, 27 und
aus je zwei Führungswagen 22a, 22b, 23a, 23b,
die mit nicht dargestellten Schrauben am Primärteilträger 14 befestigt sind,
wobei der Führungswagen 22a mit
einem Wegmesssystem 24 ausgestattet ist. Die Führungsschienen 26, 27 sind
mit ebenfalls nicht dargestellten Schrauben am Sekundärteilträger 14 befestigt.
An den beiden Längsenden
des Sekundärteilträgers 18 sind
Endanschläge 28, 30 vorgesehen,
damit die Führungswagen 22a, 22b, 23a, 23b nicht über die
Enden der Führungsschienen 26, 27 hinaus
bewegt werden können.
Wenn der Primärteilträger 14 an
einen der Endanschläge 28, 30 anfährt, wird
der Stoß mit
Gummipuffern 32 gedämpft.
Darüber
hinaus wird die Stromzufuhr zum Primärteil 12 mit Hilfe
der Endschalter 36 unterbrochen. Das Bremselement 38,
das am Primärteilträger 14 befestigt
ist und auf die Führungsschiene 27 einwirkt,
dient zum Festsetzen des Primärteilträgers 14 in
einer beliebigen Längsposition.
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2 zeigt
einen Querschnitt des Linearmotors aus 1. Das Sekundärteil 16 liegt
mit Befestigungsabschnitten 40 an Anschlagelementen 42 an, die
einstückig
mit dem Sekundärteilträger 18 ausgebildet
sind, wobei die Anschlagelemente 42 im wesentlichen starr
mit dem Sekundärteilträger 18 verbunden
sind. Darüber
hinaus stehen die Befestigungsabschnitte 40 in Wirkverbindung
mit Halteelementen 44, die ebenfalls einstückig mit
dem Sekundärteilträger 18 ausgebildet
sind. Die Halteelemente 44 weisen jeweils einen Wirkabschnitt 46 und
einen elastischen verformbaren Abschnitt 48 auf, so dass der
Wirkabschnitt 46 relativ zum Sekundärteilträger 18 verlagerbar
ist. Die Halteabschnitte 44 können mit Schrauben 50 in
einer Lage fixiert werden, in der Wirkverbindung zwischen den Halteelementen 44, den
Anschlagelementen 42 und den Befestigungsabschnitten 40 besteht,
wobei die Schrauben 50 nicht dargestellte Senkbohrungen
in den Halteelementen 44 durchsetzen und in ebenfalls nicht
dargestellte Gewinde im Sekundärteilträger 18 eingeschraubt werden.
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung des Primärteilträgers 14 entlang
der Linie X-X in 2. In den Primärteilträger sind
Bohrungen 80 bis 87 eingebracht, die mit Verschlussstopfen 90 bis 98 so
verschlossen sind, dass sie als Kühlkanäle verwendet werden können. Das
Kühlfluid
wird am Anschluss E zugeführt
und durchströmt
die Bohrungen 81 bis 87 solange, bis es am Anschluss
U wieder austritt. Dabei nimmt es Abwärme vom Primärteil 12 auf,
so dass die Temperatur des Primärteilträgers nicht
wesentlich über
die Umgebungstemperatur steigt. In der Folge wird die thermische
Ausdehnung des Primärteils
mit den oben beschriebenen Auswirkungen auf die Schienenführungen 20, 21 vermieden.
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Am
Anschluss U ist ein Übergangsstück 52 angeschlossen,
dass das Kühlfluid
in das Primärteil 12 überführt. Dort
durchströmt
es Kühleinrichtungen, auf
die hier nicht näher
eingegangen werden soll. Das aus dem Primärteil austretende, erwärmte Kühlfluid
wird durch das Übergangstück 52 an
den Anschluss V des Primärteilträgers zurückgeführt. Vom Anschluss
V strömt
das Kühlfluid
zum Anschluss A, der sich in räumlicher
Nähe zum
Anschluss E befindet, so dass die Zu- und Ableitungen für des Kühlfluid mit
geringem Aufwand verlegt werden können. Die Leitungen im Übergangsstück 52 und
vom Anschluss A zum Anschluss E sind an der Innenseite mit einer Wärmeisolierung
versehen, damit der Primärteilträger 14 nicht
durch das erwärmte
Kühlfluid
aufgeheizt wird.
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Im
Primärteilträger ist
weiter eine Ausnehmung 54 vorgesehen, die von einer Vielzahl
von Kabeln 56 durchsetzt wird. Diese Kabel 56 sind
dazu vorgesehen, das Primärteil 12 mit
Strom und Steuersignalen zu versorgen. Die Kabel 56 werden
im Bereich der Ausnehmung 54 mit einem nicht dargestellten
Schrumpfschlauch zu einem Kabelbündel
zusammen gefasst, so dass sie außerhalb des Linearmotors mit
geringem Aufwand verlegt werden können. Im Bereich zwischen der
Ausnehmung 54 und dem Primärteil 12 werden die
Kabel einzeln verlegt, um einen geringeren Biegeradius zu ermöglichen. Der
Bereich der Ausnehmung 54 ist in diesem Zusammenhang als
der Bereich definiert, in dem die Vielzahl von Kabeln 56 zu
einem Kabelbündel
zusammengefasst werden können,
dessen Krümmung den
zulässigen
Wert nicht übersteigt.