-
Die
Erfindung betrifft einen Motor und insbesondere einen Motor zum
Antreiben optischer Elemente, wie beispielsweise Spiegel zum Lenken
von Lichtstrahlen in Laser-Markiersystemen,
Scannern oder ähnlichen
Systemen.
-
Motoren
zum Antreiben optischer Elemente haben üblicherweise einen unterschiedlichen
Aufbau und eine unterschiedliche Konfiguration. Traditionell nutzt
die Lage-Rückführungs-Vorrichtung des Motors zum
Antreiben optischer Elemente einen Messwandler vom kapazitiven Typ
oder einen Messwandler vom induktiven Typ. Allerdings sind die Genauigkeit, die
Reproduzierbarkeit und die Stabilität des Motors wegen der Drift
des Messwandlers stark eingeschränkt.
Ferner weist der Motor zwei Magnetpole auf und ist auf Kugellagern
gelagert. Die Anfahrdynamik des Motors ist wegen des kleinen Verhältnisses von
Drehmoment und Trägheit
eingeschränkt.
Außerdem
wird die Laufgenauigkeit durch die geringe axiale Steifigkeit beeinflusst.
-
Ein
Ziel der Erfindung ist das Bereitstellen eines Motors zum Antreiben
optischer Elemente, wobei der Motor von einem Impulsgeber gesteuert
wird, um die durch die Drift des herkömmlichen Messaufnehmers verursachte
Instabilität
des Systems zu beseitigen. Zugleich soll die Leistungsfähigkeit
des Motors verbessert werden, um die Anfahrdynamik des Systems,
die Positionierung und die Reproduzierbarkeit zu verbessern.
-
Die
Ausgestaltung der Erfindung zum Erreichen dieser Ziele wird in den
folgenden Abschnitten beschrieben.
-
Ein
Motor zum Antreiben optischer Elemente weist einen Stator, einen
relativ zu dem Stator drehenden Rotor und eine Rückführungs-Vorrichtung zum Erkennen
der Position des Rotors auf. Die Rückführungs-Vorrichtung ist ein
Impulsgeber.
-
In
einer Ausführungsform
des Motors zum Antreiben optischer Elemente ist der Impulsgeber
ein Drehgeber, welcher eine Drehgeberscheibe, die von dem Rotor
angetrieben wird, und einen Lesekopf, der mit der Drehgeberscheibe
zusammenwirkt, aufweist.
-
In
einer anderen Ausführungsform
des Motor zum Antreiben optischer Elemente ist der Impulsgeber ein
linearer Impulsgeber und weist eine lineare Skala auf, welche an
der Außenfläche eines
zylinderförmigen
Auflagers montiert ist, welches mit dem Rotor verbunden ist, und
einen Lesekopf, der mit der linearen Skala zusammenwirkt.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
des Motors zum Antreiben optischer Elemente weist der Lesekopf einen
Sender und einen Empfänger
auf.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
des Motors zum Antreiben optischer Elemente weist der Stator ein
Magnetjoch, einen Spulenkörper
und eine Mehrzahl von mehrpoligen Spulen auf, die auf dem Spulenkörper befestigt
sind.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
des Motors zum Antreiben optischer Elemente sind der Spulenkörper und
die mehrpoligen Spulen in das Magnetjoch eingesetzt und durch Eingießen von
Epoxidharz zusammengefügt.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
des Motors zum Antreiben optischer Elemente ist der Rotor ein mehrpoliger
Rotor und weist eine Welle, eine Mehrzahl von Lagern und eine Mehrzahl
von Magneten auf, die mit alternierenden Polaritäten auf der Welle angeordnet
sind.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
des Motors zum Antreiben optischer Elemente weist die Welle einen
Hauptkörper,
welcher aus hochmagnetischem Material hergestellt ist, und ein Paar
von antimagnetischen Verlängerungen
auf, welche von den zwei Enden des Hauptkörpers ausgehen, wobei die Magnete
auf dem Hauptkörper
montiert sind.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
des Motors zum Antreiben optischer Elemente sind die Lager Schrägkugellager
und sind auf der Verlängerung installiert.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
des Motors zum Antreiben optischer Elemente ist ein Dorn auf einer
der Verlängerungen
angebracht und an der Außenseite
des Lagers angeordnet.
-
Wie
oben erläutert,
verwendet die Erfindung den Impulsgeber, um die von dem Messwandler
verursachte Drift zu beseitigen, und verwendet außerdem den
mehrpoligen Motor, um die Last anzutreiben, so dass sich die Last
schnell und reibungslos bewegt. Die Leistungsfähigkeit des Systems wird stark
verbessert.
-
Die
Erfindung und vorstehende sowie weitere durch die Erfindung erreichte
Ziele und Vorteile werden in der folgenden Beschreibung erläutert, welche
sich auf die beigefügten
Zeichnungen bezieht, aus der auch zusätzliche Merkmale der Erfindung
ersichtlich sind, wobei überall
in den Figuren gleiche Bezugszeichen dieselben oder ähnliche
Teile bezeichnen.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
perspektivische Montageansicht eines Motors zum Antreiben optischer
Elemente gemäß der Erfindung;
-
2 eine
perspektivische Ansicht eines Stators des Motors zum Antreiben optischer
Elemente gemäß der Erfindung;
-
3 eine
Montagezeichnung eines Spulenkörpers
und von Spulen des Stators des Motors zum Antreiben optischer Elemente
gemäß der Erfindung;
-
4 eine
perspektivische Ansicht eines Rotors des Motors zum Antreiben optischer
Elemente gemäß der Erfindung;
-
5 eine
andere Ansicht des Rotors des Motors zum Antreiben optischer Elemente
gemäß der Erfindung;
-
6 eine
Schnittdarstellung einer Lage-Rückführungs-Vorrichtung des Motors
zum Antreiben optischer Elemente in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;
und
-
7 eine
Schnittdarstellung der Lage-Rückführungs-Vorrichtung des Motors
zum Antreiben optischer Elemente in einer anderen Ausführungsform
gemäß der Erfindung.
-
Es
folgt eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
eines Motors zum Antreiben optischer Elemente gemäß der Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen.
-
Wie
in den 1 bis 6 gezeigt, weist der Motor 1 zum
Antreiben optischer Elemente einen Stator 2 und einen Rotor 3 auf,
der sich relativ zu dem Stator 2 dreht. Der Stator 2 weist
Spulen 5, einen Spulenkörper 6 und
ein Magnetjoch 7 auf. Der Spulenkörper 6 ist aus antimagnetischem
Material hergestellt. Auf dem Spulenkörper 6 sind eine Mehrzahl von
Nuten angebracht. Jede Spule 5 wird in einer der Nuten
platziert, jeweils nachdem sie ausgebildet wurde, und die in einer
bestimmten Reihenfolge verbundenen Spulen 5 bilden die
Motorwicklung. Die Spulen 5 und der Spulenkörper 6 sind
in das Magnetjoch 7 eingesetzt und durch Eingießen von
Epoxidharz zusammengefügt.
Der Rotor 3 weist eine Mehrzahl von Magneten 8,
eine Welle 9 und ein Paar von Lagern 10 auf. Die
mit alternierenden Polaritäten
angeordneten Magnete 8 sind an der Welle 9 befestigt.
Die Welle 9 weist einen Hauptkörper (nicht in den Figuren
gezeigt) auf, welcher von den Magneten 8 bedeckt ist, und
ein Paar von Verlängerungen 11, 12,
welche von den zwei Enden des Hauptkörpers ausgehen. Der Hauptkörper ist
aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität hergestellt
und die Verlängerungen 11, 12 sind
aus antimagnetischem Material hergestellt. Die Kugellager 10 sind
Schrägkugellager und
auf den Verlängerungen 11, 12 installiert.
Eine Feder 13 ist auf der Verlängerung 12 installiert
und an der Innenseite des Lagers 10 angeordnet, um eine konstante
Vorspannung bereitzustellen. Eine Last (Spiegel) ist ebenfalls auf
der Verlängerung 12 installiert.
Ein Dorn 14 ist auf der Verlängerung 12 angebracht
und an der Außenseite
des Lagers 10 angeordnet, um den Drehwinkel des Motors
zu begrenzen. Der Rotor 3 und der Stator 2 sind
durch die Lagergehäuse 19, 20 der
Lager 10 genau ausgerichtet.
-
Das
Magnetfeld des Rotors 3 interagiert mit dem Stator 2 und
erzeugt ein Drehmoment, wenn der Stator 2 angeregt wird,
so dass der Rotor 3 die in dem Stator 2 rotierende
Last 4 antreibt. Wenn der Stator 2 mit Wechselstrom
angeregt wird, dreht sich der Rotor 3 in dem Stator 2 hin
und her.
-
In
dieser Ausführungsform
ist ein Impulsgeber ein Drehgeber. Der Impulsgeber weist eine Drehgeberscheibe 15 auf,
welche auf der Verlängerung 11 installiert
ist und von der Welle 9 angetrieben wird, und einen Lesekopf 16,
der mit der Drehgeberscheibe 15 zusammenwirkt. Der Abstand
zwischen dem Lesekopf 16 und der Drehgeberscheibe 15 wird
von einem Impulsgeber-Auflager 17 und dem Lagergehäuse 20 eingestellt
und außerdem
von einem Lagerschild 18 gesichert. Die Drehgeberscheibe 15 wird gleichmäßig abgetastet.
Ein auf dem Lesekopf 16 installiertes Leuchtelement (Infrarot-LED)
sendet Licht zu der Oberfläche
der Drehgeberscheibe 15 und dann wird das Licht zu dem
Empfänger
des Lesekopfs reflektiert. Ein Positionssignal des Motors wird von
dem Empfänger
des Lesekopfs aufgenommen. Die Bewegung des Rotors 3 oder
der Last 4 wird von einem Rückführungs-Steuersystem, welches
den Impulsgeber aufweist, genau gesteuert.
-
7 zeigt
eine Querschnittsansicht der Rückführungs-Vorrichtung des Motors
zum Antreiben optischer Elemente in einer anderen Ausführungsform
gemäß der Erfindung.
Der Impulsgeber ist in dieser Ausführungsform ein linearer Impulsgeber. Der
Impulsgeber weist eine lineare Skala 21 auf, welche auf
der Außenfläche eines
mit der Verlängerung 11 verbundenen
zylinderförmigen
Auflagers 22 montiert ist, und einen Lesekopf 23,
der mit der linearen Skala 21 zusammenwirkt. Die Winkelposition
des Rotors 3 wird von dem Lesekopf 23 in radialer
Richtung gemessen.
-
Der
Motor zum Antreiben optischer Elemente gemäß der Erfindung nutzt solch
einen beschriebenen Aufbau, um die System-Instabilität zu beseitigen,
welche von der Drift des herkömmlichen
Messwandlers vom kapazitiven Typ oder eines Messwandlers vom induktiven
Typ verursacht wird. Darüber
hinaus ist die Reaktion des Motors zum Antreiben optischer Elemente
durch Verwendung eines Multipol-Motors stark verbessert worden.
-
Der
oben beschriebene Motor zum Antreiben optischer Elemente verwendet
einen mehrpoligen Stator, welcher eine mehrpolige Wicklung und einen mehrpoligen
Rotor aufweist, der eine Mehrzahl von Magneten aufweist. Der Stator
und der Rotor können auch
zwei Pole sein, wenn der Motor die Systemanforderungen erfüllt.
-
Es
ist allerdings zu bemerken, dass, obwohl zahlreiche Charakteristika
und Vorteile der Erfindung in der vorangehenden Beschreibung zusammen
mit Einzelheiten zu Aufbau und Funktion der Erfindung dargelegt
wurden, die Offenbarung nur zur Veranschaulichung dient und Veränderungen
im Einzelnen vorgenommen werden können, speziell hinsichtlich Form,
Größe und Anordnung
von Teilen.
-
Zusammenfassung
-
Motor
(1) zum Antreiben optischer Elemente, welcher einen Stator
(2), einen Rotor (3), der sich relativ zu dem
Stator (2) dreht, und eine Rückführungs-Vorrichtung zum Erkennen
der Position des Rotors (3) aufweist. Die Rückführungs-Vorrichtung ist ein
Impulsgeber. Die Erfindung verwendet solch einen beschriebenen Aufbau,
um die System-Instabilität
zu beseitigen, welche von der Drift des herkömmlichen Messwandlers vom kapazitiven
Typ oder eines Messwandlers vom induktiven Typ verursacht wird. Außerdem ist
die Anfahrdynamik des Motors zum Antreiben optischer Elemente stark
verbessert worden, durch die Verwendung eines Multipol-Motors.