DE19649357A1

DE19649357A1 - Direct drive

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Publication number: DE19649357A1
Application number: DE1996149357
Authority: DE
Original assignee: DREIFKE SIXTEN 60435 FRANKFURT DE; DREIFKE SOEREN 98529 SUHL DE
Current assignee: DREIFKE SIXTEN 60435 FRANKFURT DE; DREIFKE SOEREN 98529 SUHL DE
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-04

Abstract

the direct drive has an active unit with elements for generating a variable magnetic flux. A passive unit has passive modules which conduct the magnetic flux and which have a toothed structure. There are a guide unit and a control unit which supplies electric currents. Passive units are assembled from passive modules by attaching them to base structures.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Passiveinheit für einen Direktantrieb mit Funktionselementen aus magnetisierba rem Material, die eine strukturierte Oberfläche mit Polzähnen und Polzahnlücken aufweisen und als Lauffläche im Zusammen wirken mit einer Aktiveinheit des Direktantriebs wirken.The present invention relates to a passive unit for a direct drive with functional elements made of magnetisable rem material that has a textured surface with pole teeth and pole tooth gaps and together as a tread act with an active unit of the direct drive.

Weiterhin wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Passiveinheit angegeben.Furthermore, the present invention provides a method specified for the production of such a passive unit.

In letzter Zeit kommen insbesondere in der Feinmechanik und Gerätetechnik immer häufiger Direktantriebe, beispielsweise Linear- oder Planarmotoren zum Einsatz, deren wesentlicher Vorteil in der Integration mehrerer für Antriebseinheiten erforderlicher Funktionen in wenigen Baueinheiten besteht. Derartige Direktantriebe besitzen, so wie andere Motoren, die nach dem elektromagnetischen Prinzip arbeiten, eine Aktivein heit und eine Passiveinheit. Die Krafterzeugung wird durch das Zusammenwirken dieser beiden Einheiten erreicht, wobei sowohl die Aktiveinheit als auch die Passiveinheit das sich gegenüber der jeweils anderen Einheit bewegende Motorteil sein kann. Bei geeigneter konstruktiver Gestaltung, wie sie häufig bei Linearantrieben anzutreffen ist, übernehmen die Krafterzeugungselemente gleichzeitig die Funktion der Führung der sich bewegenden Teile und stellen zudem das Gestellsystem für beliebige Anwendungen dar.Lately come especially in precision engineering and Device technology more and more direct drives, for example Linear or planar motors are used, the main ones Advantage in the integration of several for drive units required functions in a few units. Such direct drives, like other motors, have work according to the electromagnetic principle, an activity unit and a passive unit. The force is generated by the interaction of these two units is achieved, whereby both the active unit and the passive unit itself motor part moving relative to the other unit can be. With a suitable constructive design, like her is often found in linear drives Force generating elements simultaneously the function of leadership of the moving parts and also represent the frame system for any application.

Ein derartiger Linearantrieb ist in der deutschen Offenle gungsschrift DE 32 08 380 A1 beschrieben. Hier handelt es sich um einen bürstenlosen Gleichstromlinearmotor, bei welchem in der Aktiveinheit Permanentmagneten und Elektromag neten zur Erzeugung eines steuerbaren Magnetflusses kombi niert sind, während die Passiveinheit aus einem mit Polzähnen versehenen Weicheisenstreifen besteht. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird der Inhalt dieser Schrift ausdrücklich in den Offenbarungsgehalt mit einbezogen und hier auf die detaillierte Beschreibung des Funktionsprinzips derartiger Linearmotoren bzw. Direktantriebe verzichtet.Such a linear drive is in the German Offenle supply specification DE 32 08 380 A1 described. Here it is a brushless DC linear motor, at which in the active unit permanent magnets and electromag neten to generate a controllable magnetic flux combi are niert, while the passive unit from one with pole teeth provided soft iron strips. To avoid The content of this document is expressly repeated in the disclosure content included and here on the detailed description of the principle of operation of such No linear motors or direct drives.

Die in der Offenlegungsschrift gezeigten Ausführungsformen setzen vorwiegend die Aktiveinheit als Läufer ein, während dessen die Passiveinheit den gestellfesten Teil des Motors darstellt.The embodiments shown in the laid-open specification mainly use the active unit as a runner while of which the passive unit is the part of the motor that is fixed to the frame represents.

In der amerikanischen Patentschrift US 4 563 602 ist ein Linearmotor beschrieben, der u. a. eine sehr einfach aufge baute Passiveinheit angibt und sowohl als Einphasensynchron maschine als auch als Mehrphasensynchronmaschine ausgestaltet sein kann. Ebenso ist aus diesem Dokument die Möglichkeit einer Luftlagerung zwischen Aktiv- und Passiveinheit vorbe kannt.In U.S. Patent No. 4,563,602 there is a Linear motor described, the u. a. one very simply given up built passive unit indicates and both as single-phase synchronous machine as well as a multi-phase synchronous machine can be. The same applies to this document air storage between the active and passive units knows.

Aus dem Stand der Technik ist auch bekannt, daß Linearmotoren nicht nur zur Erzeugung geradliniger Bewegungen in einer Richtung eingesetzt werden können. Beispielhaft wird hier die europäische Patentanmeldung EP 0 237 639 A1 angeführt, die eine Verwendung des Direktantriebprinzips in einem zylinder förmig aufgebauten Motor angibt. Damit lassen sich beispiels weise Bewegungen in Richtung Zylinderachse realisieren.It is also known from the prior art that linear motors not just to create straight-line movements in one Direction can be used. Here is an example European patent application EP 0 237 639 A1, which a use of the direct drive principle in a cylinder shaped engine indicates. This can be used, for example Realize wise movements in the direction of the cylinder axis.

In der Zeitschrift "antriebstechnik" 33 (1994) Nr. 7, S. 68 ist bereits ein Präzisionsdirektantrieb beschrieben. Dort ist das Funktionsprinzip eines permanentmagneterregten Zweipha sen-Reluktanzschrittmotors in Hybridtechnik gezeigt. Der Inhalt dieses Dokuments wird ebenfalls in die Offenbarung einbezogen, um Wiederholungen zu vermeiden.In the magazine "antriebstechnik" 33 (1994) No. 7, p. 68 a precision direct drive has already been described. There is the principle of operation of a permanent magnet two-phase sen reluctance stepper motor shown in hybrid technology. Of the The content of this document is also included in the disclosure included to avoid repetitions.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Direktantriebe besit zen Passiveinheiten, die größtenteils einen Grundkörper aus Metallgußmaterial oder aus metallischen Profilen aufweisen. Häufig werden die Funktionselemente der Passiveinheit aus Vollmaterial herausgebildet, beispielsweise durch Fräsen der Polzähne und Polzahnlücken, die die strukturierte Oberfläche der Funktionselemente bilden.The direct drives known from the prior art possess zen passive units, which mostly consist of a basic body Have metal casting material or from metallic profiles. The functional elements of the passive unit are often made up Solid material formed, for example by milling the Pole teeth and pole tooth gaps covering the textured surface form the functional elements.

Derartige Passiveinheiten weisen eine Reihe von Nachteilen auf, die die erzielbaren Positionier- und Wiederholgenauig keiten der Direktantriebe negativ beeinflussen. So kommt es zu temperaturabhängigen Ausdehnungen der Passiveinheiten, die nicht mit den Ausdehnungen der jeweiligen Aktiveinheiten übereinstimmen und somit zu einem fehlerhaften Verhalten des Gesamtsystems führen.Such passive units have a number of disadvantages on the achievable positioning and repeatability direct drives negatively. That's why to temperature-dependent expansions of the passive units, the not with the dimensions of the respective active units agree and thus to incorrect behavior of the Overall system.

Zwar sind auch Passiveinheiten bekannt, die einen Grundkörper aus Naturstein, zumeist aus Granit, aufweisen. Natursteine weisen bei Temperaturschwankungen nur eine sehr geringe Mate rialdehnung auf. Die aufzubringenden Funktionselemente aus eisenhaltigem Material besitzen demgegenüber aber einen rela tiv großen Dehnungskoeffizienten, wodurch es zu Spannungen kommt, die insbesondere bei Planarantrieben, also bei flächi gen Passiveinheiten nicht mehr beherrschbar sind und zur Zer störung der Passiveinheit führen können.Passive units are also known which have a basic body made of natural stone, mostly granite. Natural stones show only a very low mate with temperature fluctuations rial expansion. The functional elements to be applied In contrast, iron-containing material has a rela tiv large expansion coefficients, causing tension comes, especially with planar drives, i.e. with flächi passive units are no longer controllable and passive unit.

Direktantriebe werden auch mehr und mehr in gewöhnlichen Fer tigungsbereichen eingesetzt, wo sie erheblichen Umweltein flüssen unterliegen. Häufig kommt es daher zu einer mehr oder weniger starken Korrosion der Passiveinheit, was gegebenen falls zur völligen Betriebsunfähigkeit des Direktantriebes führen kann.Direct drives are also being used more and more in ordinary fer areas where they have significant environmental impact subject to rivers. Often, therefore, there is more or less severe corrosion of the passive unit, which is given if the direct drive is completely inoperative can lead.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Passiveinheit für einen Direktantrieb zur Verfügung zu stellen, mit der die genannten Nachteile überwunden oder stark verringert werden können.An object of the present invention is therefore a Passive unit available for direct drive too with which the disadvantages mentioned are overcome or can be greatly reduced.

Weiterhin soll durch die vorliegende Erfindung ein geeignetes Herstellungsverfahren angegeben werden, mit dem sich auf ein fache und billige Art und Weise verbesserte Passiveinheiten herstellen lassen.Furthermore, the present invention is intended to be a suitable one Manufacturing process specified, with reference to a fold and cheap way improved passive units have it made.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Passiveinheit einen Grundkörper aus Mineralgußmaterial besitzt, an welchem die Funktionselemente befestigt sind.This object is achieved in that the passive unit has a base made of mineral casting material, on which the functional elements are attached.

Eine derartige Passiveinheit kann mit nahezu beliebigen äuße ren Formen hergestellt werden, wobei der Grundkörper aus Mineralgußmaterial sämtliche oder einen wesentlichen Teil der Gestellfunktionen eines aufzubauenden Antriebssystems über nehmen kann. Mineralgußmaterial kann leicht verarbeitet werden, ist billig und besitzt gute chemische Eigenschaften. Insbesondere korrodiert ein derartiges Material nicht. Unter "Mineralgußmaterial" wird eine Mischung aus einem reaktions harzgebundenen Werkstoff auf der Basis von Epoxidharz in Verbindung mit Zuschlagstoffen verstanden. Geeignete Zuschlagstoffe sind ungebrochene, getrocknete Quarzkörnungen, beispielsweise Sand oder Kies. Mineralgußmaterial besteht also aus mineralischen Füllstoffen und einem Verbindungsmit tel aus Kunstharz.Such a passive unit can be used with almost any type ren forms are made, the base body from Mineral casting material all or a substantial part of the Frame functions of a drive system to be set up can take. Mineral casting material can be easily processed is cheap and has good chemical properties. In particular, such a material does not corrode. Under "Mineral casting material" becomes a mixture of a reactive resin-bound material based on epoxy resin in Understand compound with aggregates. Suitable Aggregates are unbroken, dried quartz grains, for example sand or gravel. Mineral casting material is made So from mineral fillers and a compound resin.

Ein weiterer Vorteil einer Passiveinheit, deren Grundkörper aus Mineralgußmaterial besteht, ergibt sich aus den sehr guten Dämpfungseigenschaften des Mineralgußmaterials. Herkömmliche Direktantriebe verursachen aufgrund ihres Funk tionsprinzips Schwingungen auch im hörbaren Bereich mit zum Teil großer Amplitude, so daß teilweise eine erhebliche Geräuschbelästigung hervorgerufen wird. Metallische Grundkör per von Passiveinheiten übertragen diese Schwingungen gut und stellen gegebenenfalls sogar einen Resonanzkörper dar, der den Lärmpegel noch verstärkt. Passiveinheiten aus Mineralguß material dämpfen diese Schwingungen deutlich ab, so daß die Lärmbelästigung wesentlich verringert wird. Weiterhin werden auch andere unerwünschte Schwingungen gedämpft, was in bestimmten Anwendungsfällen zu einer erhöhten Positionierge nauigkeit des Direktantriebes führt.Another advantage of a passive unit, its basic body consists of mineral casting material, results from the very good damping properties of the mineral casting material. Conventional direct drives cause due to their radio principle of vibration also in the audible range Part of large amplitude, so that in part a considerable one Noise is caused. Metallic basic body Passive units transmit these vibrations well and possibly even represent a sound box, the the noise level increased. Passive units made of mineral casting material dampen these vibrations significantly, so that the Noise pollution is significantly reduced. Continue to be also dampened other unwanted vibrations, which in certain applications for increased positioning accuracy of the direct drive leads.

Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Funktionselemente mit in das Mineralgußmaterial des Grundkörpers eingegossen sind, wobei die strukturierten Ober flächen nach außen gerichtet und nicht von Mineralgußmaterial überdeckt sind.An advantageous embodiment is characterized in that that the functional elements in the mineral casting material of Base body are cast, the structured upper faces outwards and not of mineral casting material are covered.

Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die Funktionsele mente ohne weitere Befestigungsmittel mit dem Grundkörper in einem einzigen Arbeitsgang zu verbinden. Ohne weitere sonstige Montagevorrichtungen können beliebige Oberflächen formen der Funktionselemente erreicht werden, da die Gußform gleichzeitig die Montagevorrichtung darstellt.In this embodiment, it is possible to use the functional elements elements without further fasteners with the base body in to combine in a single operation. Without more other mounting devices can have any surface Form the functional elements can be achieved because the mold also represents the assembly device.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform werden die Funktions elemente am Grundkörper anderweitig befestigt. Beispielsweise können die Funktionselemente angeklebt, angeschraubt oder in ähnlicher Weise angebracht werden. Diese Ausführungsform ist immer dann vorteilhaft, wenn an verschiedenen Positionen eines standardisierten Grundkörpers Funktionselemente ange bracht werden sollen, um die jeweilige Passiveinheit dem konkreten Einsatzfall anzupassen.In a modified embodiment, the functional elements otherwise attached to the base body. For example the functional elements can be glued, screwed or in be attached in a similar manner. This embodiment is always advantageous when in different positions of a standardized basic body functional elements should be brought to the respective passive unit adapt the specific application.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich da durch aus, daß der Grundkörper zumindest teilweise von einer Einfassung umgeben ist, die bereits beim Gießvorgang als Teil der Form für den Grundkörper dient, und Befestigungselemente umfaßt, welche Gestellfunktionen übernehmen können. Bei spielsweise kann diese Einfassung aus einem Stahlrahmen oder einer wannenartigen Stahlform bestehen, die nach dem Gießvor gang fest mit dem Mineralgußmaterial verbunden bleibt, wodurch wenigstens Abschnittweise Stahlelemente zur Verfügung stehen, in welche Bohrungen oder Gewinde eingebracht werden können oder an denen andere Befestigungselemente angebracht werden können, womit die Passiveinheit an beliebige Einsatz varianten angepaßt werden kann.A particularly advantageous embodiment stands out by from that the base body at least partially from a Surrounding is already part of the casting process the shape for the base body, and fasteners includes which frame functions can take over. At for example, this border from a steel frame or a trough-like steel mold that exist after the casting remains firmly connected to the mineral casting material, whereby at least sections of steel elements are available in which holes or threads are made can or where other fasteners attached with which the passive unit can be used for any purpose variants can be adapted.

Es lassen sich auch weitere Befestigungselemente unmittelbar in den Grundkörper eingießen, die einer späteren Verbindung mit anderen Gestellelementen dienen.Other fasteners can also be used directly pour into the base body, that of a later connection serve with other frame elements.

Insbesondere bei großflächigen Passiveinheiten kann es zweck mäßig sein, den Grundkörper nicht komplett aus Vollmaterial herzustellen, sondern in einzelnen Bereichen des Grundkörpers Hohlräume vorzusehen, die einerseits der Aufnahme von exter nen Gestellelementen dienen können und andererseits eine Gewichtsreduzierung der gesamten Passiveinheit bewirken.It can be particularly useful for large-area passive units be moderate, the body is not completely made of solid material manufacture, but in individual areas of the body Provide cavities that on the one hand accommodate external NEN frame elements can serve and on the other hand Reduce the weight of the entire passive unit.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Ausdehnungskoeffizient des Mineralgußmaterials im wesentlichen gleich dem Ausdeh nungskoeffizienten des magnetisierbaren Materials der Funk tionselemente ist. Der Ausdehnungskoeffizient von Mineralguß material läßt sich durch geeignete Wahl der Komponenten in einem bestimmten Bereich relativ gut einstellen. Die erfor derlichen Komponenten sind dem Fachmann bekannt. Damit besteht aber die Möglichkeit, den einzelnen Elementen der Passiveinheit einen im wesentlichen gleichen Ausdehnungskoef fizienten zuzuordnen, wodurch es bei Temperaturschwankungen nicht zu inneren Spannungen kommt, die in der Regel zu schlechteren Kennwerten in der Genauigkeit der Direktantriebe führen und im ungünstigen Fall die Betriebsunfähigkeit oder auch die Zerstörung eines derartigen Antriebes hervorrufen können.It is particularly advantageous if the coefficient of expansion of the mineral casting material is essentially equal to the expansion Coefficient of magnetization of the radio tion elements. The coefficient of expansion of mineral casting material can be selected by a suitable choice of components set a certain area relatively well. The requ Such components are known to the person skilled in the art. In order to but there is the possibility of the individual elements of the Passive unit has a substantially equal expansion coefficient assign efficient, which makes it in the event of temperature fluctuations does not lead to internal tensions, which are usually too poorer values in the accuracy of the direct drives lead and in the worst case the inoperability or also cause the destruction of such a drive can.

Eine besonders zu bevorzugende Ausführungsform der Passivein heit zeichnet sich dadurch aus, daß sie mit weiteren Baugrup pen einer Maschine verbunden ist, und daß sie als kraftüber tragende Gestellbaugruppe wirkt. Ebenso ist eine Passivein heit vorteilhaft, die als Teil einer Vorrichtung ausgebildet ist, und an welcher übliche Spann- und Befestigungselemente angeordnet sind, die der Auflage und Arretierung von zu bear beitenden Werkstücken dienen. Mit derartigen Gestaltungen werden durch die ursprünglich nur der Krafterzeugung dienende Passiveinheit auch Gestellfunktionen und Kraftübertragungs funktionen übernommen, was zu einer verbesserten Systeminte gration führt.A particularly preferred embodiment of the passivein unit is characterized by the fact that it is combined with further assemblies pen is connected to a machine and that it acts as a force load-bearing frame assembly works. Passive is also Unit advantageous, which is formed as part of a device is, and on which usual clamping and fastening elements are arranged to bear and lock serve workpieces. With such designs are originally only used to generate power Passive unit also frame functions and power transmission functions taken over, resulting in an improved system ink gration leads.

Durch die vorliegende Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Passiveinheit geliefert, mit folgenden Verfahrensschritten:
The present invention furthermore provides a method for producing such a passive unit, with the following method steps:

a) any, the desired basic body Mold is made
b) in the mold raw elements made of magnetizable Material that has not yet been structured inserted,
c) the mold is made in a casting process with mineral casting filled up material,
d) at the desired locations of the raw elements are made Pole teeth and pole tooth gaps existing structures introduced, whereby the functional elements are formed will.

Diese besonders zu bevorzugende Variante des Herstellungsver fahrens bietet die Möglichkeit, ohne große technologische Aufwendungen den Grundkörper mit Rohelemente zu versehen, die erst in einem späteren Verfahrensschritt einer Feinbearbei tung unterzogen werden, wobei die Zahnstruktur herausgebildet wird. Die Struktur muß auch nicht an der gesamten Fläche der Rohelemente hergestellt werden, sondern kann auf die gewünschten Bereiche beschränkt sein.This particularly preferred variant of the manufacturing process driving offers the possibility without large technological Expenses to provide the basic body with raw elements that only in a later process step of finishing tion, whereby the tooth structure is formed becomes. The structure does not have to cover the entire surface of the Raw elements are manufactured, but can be made on the desired areas.

Bei einer abgewandelten Ausführung wird zur Herstellung der Passiveinheit ein Verfahren angewendet, mit folgenden Schritten:
In a modified version, a method is used to manufacture the passive unit, with the following steps:

a) any, the desired basic body Mold is made
b) the functional elements are made of magneti insertable material or on the inside attached, with the textured surfaces after show outside,
c) the mold is made in a casting process with mineral casting filled up material.

Dieses Verfahren bietet gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß mit geringem Kostenaufwand nahezu beliebig geformte Grundkörper mit vorgefertigten Funktionselementen versehen werden können, wodurch Passiveinheiten zur Verfügung stehen, die speziell auf den gewünschten Einsatzzweck ange paßt sind.This method offers the compared to the prior art Advantage that almost any at low cost shaped base body with prefabricated functional elements can be provided, making passive units available are available that are specifically designed for the intended purpose fit.

Bei der Anwendung der beiden vorgenannten verfahren entfällt der zusätzliche Arbeitsschritt, bei dem die Funktionselemente an den Grundkörper angebracht werden.There is no need to use the two aforementioned methods the additional step in which the functional elements be attached to the base body.

Bei einem abgewandelten Verfahren werden die folgenden Ver fahrensschritte ausgeführt:
Verfahren zur Herstellung einer Passiveinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit folgenden Verfahrensschritten:
In a modified process, the following process steps are carried out:
Method for producing a passive unit according to one of Claims 1 to 6, with the following method steps:

a) any, the desired basic body Mold is made
b) the mold is made in a casting process with mineral casting filled up material,
c) after hardening of the base body are on this be the functional elements made of magnetizable material consolidates.

Zwar müssen bei der Anwendung dieses Verfahrens die Funk tionselemente in einem separaten Verfahrensschritt am Grund körper befestigt werden, dies bietet jedoch immer dann Vorteile, wenn aufgrund der gewählten Materialien eine halt bare unmittelbare Verbindung zwischen dem Mineralgußmaterial und dem magnetisierbaren Material der Funktionselemente nicht gewährleistet werden kann oder durch die zusätzlichen Befestigungselemente gewünschte Eigenschaften erzielt werden. Beispielsweise kann eine zwischen den Funktionselementen und dem Mineralgußmaterial angeordnete Klebstoffschicht dem Aus gleich gegebenenfalls geringfügig unterschiedlicher Ausdeh nungskoeffizienten dienen.When using this method, the radio tion elements in a separate process step at the bottom body are attached, but this always offers Advantages if a stop due to the selected materials direct connection between the mineral casting material and the magnetizable material of the functional elements can be guaranteed or by the additional Fasteners desired properties can be achieved. For example, one between the functional elements and the mineral casting material arranged adhesive layer the out the same, if necessary, slightly different extent serve coefficients.

Eine abgewandelte Ausführungsvariante des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß noch vor dem Aushärten Befestigungsele mente in der Gußmasse des Grundkörpers verankert werden. Ebenso ist es zweckmäßig, in einem folgenden Verfahrens schritt die Polzahnlücken der Funktionselemente mit einer Füllmasse aufzufüllen. Gegebenenfalls kann durch einen nach folgenden Feinschliff die Oberflächengüte der Funktionsele mente erhöht werden.A modified embodiment variant of the method draws is characterized in that fastening elements before hardening elements are anchored in the casting compound of the base body. It is also appropriate in a subsequent procedure the pole tooth gaps of the functional elements with a Fill up the filling compound. If necessary, by a following fine-tuning the surface quality of the functional elements ment can be increased.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further advantages, details and further developments result preferred execution from the following description Example with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Passiveinheit für einen Direktantrieb mit quadratischer Grundfläche in einer Ansicht von oben; Figure 1 shows a passive unit for a direct drive with a square base in a view from above.

Fig. 2 die Passiveinheit aus Fig. 1 in einer teilweise auf geschnittenen Seitenansicht; FIG. 2 shows the passive unit from FIG. 1 in a partially sectioned side view;

Fig. 3 eine Detailansicht eines Funktionselements der Passiveinheit aus Fig. 1; Fig. 3 is a detailed view of a functional element of the passive unit of FIG. 1;

Fig. 4 die Passiveinheit aus Fig. 1 in einer Ansicht von unten; FIG. 4 shows the passive unit from FIG. 1 in a view from below;

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Passiveinheit für einen Linearantrieb in einer Ansicht von vorn; Figure 5 is a modified embodiment of the passive unit for a linear drive in a front view.

Fig. 6 die Passiveinheit aus Fig. 5 in einer teilweise auf geschnittenen Seitenansicht. FIG. 6 shows the passive unit from FIG. 5 in a partially sectioned side view.

In Fig. 1 ist in vereinfachter Darstellung eine Passiveinheit 1 gezeigt, wie sie bei Direktantrieben Anwendung findet. Die dargestellte Passiveinheit wird für einen Planarantrieb verwendet. Sie besitzt eine quadratische Grundfläche und weist auf ihrer Oberseite ein Funktionselement 2 aus magneti sierbarem Material auf. Beispielsweise besteht das Funk tionselement 2 aus Weicheisen, welches wie in der gezeigten Ausführungsform als dünne Platte bzw. als Blech an der Passiveinheit befestigt ist. Diese Weicheisenplatte weist an ihrer Oberseite eine Strukturierung auf, die für die Funk tionsweise eines Direktantriebes zwingend erforderlich ist und in ihren Einzelheiten in der später beschriebenen Fig. 3 dargestellt ist. Das Funktionselement 2 kann sich wie darge stellt über die gesamte Fläche der Passiveinheit 1 erstrecken oder in abgewandelten Ausführungsformen nur in einzelnen Bereichen vorgesehen sein. Auch ist es möglich, lediglich die Strukturierung an der Oberseite des Funktionselements 2 auf die gewünschten Bereiche zu beschränken. Die Ausrichtung der Strukturierung hängt von dem gewünschten Einsatzfall ab und ist durch die von der zugeordneten Aktiveinheit aus zuführen den Bewegungsrichtungen vorgegeben. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um eine kreuzweise Strukturierung, die für eine Bewegung der auf der Oberfläche des Funktionselements 2 entlang gleitenden Aktiveinheit sowohl in x- als auch in y-Rich tung erforderlich ist. Die gezeigte Passiveinheit ist für eine Kombination mit einer Aktiveinheit vorgesehen, welche durch ein Luftlager nach dem Stand der Technik auf der Passiveinheit 1 geführt ist.In Fig. 1, a passive unit 1 is shown in a simplified representation, as it is used in direct drives. The passive unit shown is used for a planar drive. It has a square base and has a functional element 2 made of magnetizable material on its upper side. For example, the func tion element 2 consists of soft iron, which is attached to the passive unit as a thin plate or sheet as in the embodiment shown. This soft iron plate has a structure on its top that is absolutely necessary for the function of a direct drive and is shown in detail in FIG. 3 described later. The functional element 2 can, as illustrated, extend over the entire surface of the passive unit 1 or, in modified embodiments, can only be provided in individual areas. It is also possible to restrict the structuring on the upper side of the functional element 2 to the desired areas. The alignment of the structuring depends on the desired application and is predetermined by the directions of movement to be carried out from the assigned active unit. In the example shown there is a crosswise structure, which is required for movement of the processing on the surface of the functional element 2 sliding along the active unit in both the x- and y-Rich. The passive unit shown is intended for a combination with an active unit which is guided on the passive unit 1 by an air bearing according to the prior art.

Andere Führungsvarianten sind möglich, erfordern dann aber zusätzliche Führungselemente. Derartige Führungselemente lassen sich bei geeigneter Formgebung integral mit dem Grund körper der Passiveinheit ausbilden.Other management options are possible, but then require additional guide elements. Such guide elements can be integrated with the base if they are designed appropriately Form the body of the passive unit.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Passiveinheit 1, teil weise in geschnittener Darstellung. Die Passiveinheit 1 um faßt weiterhin einen Grundkörper 3, der aus einer Einfassung 4, die an den Außenseiten der Passiveinheit angeordnet ist, und Mineralgußmaterial 5 besteht, womit der Innenbereich der Passiveinheit weitgehend aufgefüllt ist. Das Mineralgußmate rial 5 besitzt eine übliche Zusammensetzung aus mineralischen Füllstoffen und Kunstharzen. Die Einfassung 4 wird im darge stellten Beispiel durch einen stabilen Stahlrahmen gebildet, wobei zur Verbesserung der Verbindung zwischen Einfassung 4 und Mineralgußmaterial 5 ein Haftvermittler 6 angebracht sein kann. Bei anderen Ausführungsformen ist es aber auch möglich, an der Innenseite der Einfassung 4 Verankerungselemente oder eine entsprechende Oberflächenrauheit vorzusehen, die eine stabile Verbindung zum Mineralgußmaterial 5 gewährleisten. Fig. 2 shows a side view of the passive unit 1 , partly in a sectional view. The passive unit 1 further comprises a base body 3 , which consists of an enclosure 4 , which is arranged on the outer sides of the passive unit, and mineral casting material 5 , with which the interior of the passive unit is largely filled. The mineral casting material 5 has a usual composition of mineral fillers and synthetic resins. The bezel 4 is formed in the Darge example presented by a stable steel frame, wherein an adhesion promoter 6 may be attached to improve the connection between the bezel 4 and mineral casting material 5 . In other embodiments, however, it is also possible to provide anchoring elements or a corresponding surface roughness on the inside of the enclosure 4 , which ensure a stable connection to the mineral casting material 5 .

An beliebigen Stellen können in dem Mineralgußmaterial 5 Be festigungselemente 7 vorgesehen sein, deren Position an be stehende Gestelleinrichtungen angepaßt ist. Die Befestigungs elemente 7 besitzen beispielsweise eine Gewindebohrung 8, die von der Unterseite der Passiveinheit 1 zugänglich ist. Mit Hilfe der Befestigungselemente 7 kann die Passiveinheit am Gestell einer entsprechenden Vorrichtung angebracht werden. Aufgrund der nahezu beliebigen Plazierbarkeit der Befesti gungselemente 7 innerhalb der Passiveinheit 1 ist damit die einfache Anpassung an verschiedene Gestellsysteme möglich.At any point in the mineral casting material 5 Be fastening elements 7 may be provided, the position of which is adapted to be existing frame devices. The fastening elements 7 have, for example, a threaded bore 8 , which is accessible from the bottom of the passive unit 1 . With the aid of the fastening elements 7 , the passive unit can be attached to the frame of a corresponding device. Due to the almost arbitrary placement of the fastening supply elements 7 within the passive unit 1 , the simple adaptation to different frame systems is possible.

Die Einfassung 4 bildet mit ihrer oberen Kante eine Auflage fläche 10, auf der das Funktionselement 2 aufliegt. Die Ver bindung zwischen Funktionselement 2 und Einfassung 4 kann beispielsweise durch eine Klebstoffschicht hergestellt werden. Damit eine möglichst ebene Lauffläche an der Ober seite des Funktionselements 2 zur Verfügung gestellt werden kann, ist es zweckmäßig das Funktionselement 2 im wesentli chen über die gesamte Grundfläche auch am Mineralgußmaterial 5 durch eine Klebstoffschicht zu befestigen. Sofern besonders hohe Anforderungen an die Temperaturstabilität gestellt werden, kann das Funktionselement 2 auch nur auf dem Mineral gußmaterial 5 befestigt sein, welches in diesem Fall einen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen soll, der im wesentlichen identisch mit dem Ausdehnungskoeffizienten des magnetisierba ren Materials ist, welches das Funktionselement 2 bildet. Der Ausdehnungskoeffizient des Mineralgußmaterials läßt sich in bekannter Weise durch geeignete Wahl der Materialien einstel len.The border 4 forms with its upper edge a support surface 10 on which the functional element 2 rests. The connection between the functional element 2 and the casing 4 can be produced, for example, by an adhesive layer. Thus, a flat running surface as possible on the upper side of the functional element 2 can be made available, it is expedient for the functional element 2 in wesentli Chen also to fasten over the entire base surface on Mineralgußmaterial 5 by an adhesive layer. If particularly high demands are placed on the temperature stability, the functional element 2 can also be fastened only to the mineral casting material 5 , which in this case should have an expansion coefficient which is essentially identical to the expansion coefficient of the magnetizable material which is the functional element 2 forms. The coefficient of expansion of the mineral casting material can be adjusted in a known manner by a suitable choice of materials.

Die Einfassung 4 ist im gezeigten Beispiel als in sich ge schlossener Stahlring ausgelegt. Zur Anpassung der Passivein heit 1 an unterschiedlichste Einsatzfälle können jederzeit an beliebigen Stellen der Einfassung 4 weitere Funktionsbohrun gen 12 angebracht werden. Es ist auch möglich, eine weitere Gewindebohrung 13 durch die Einfassung 4 hindurch anzubrin gen, die sich bis in eines der Befestigungselemente 7 erstreckt.The border 4 is designed in the example shown as a self-contained steel ring. In order to adapt the Passivein unit 1 to a wide variety of applications, 4 additional function bores 12 can be provided at any point in the mount. It is also possible to provide a further threaded bore 13 through the casing 4 , which extends into one of the fastening elements 7 .

Fig. 3 zeigt als Detail eine Schnittansicht des Funktionsele ments 2. Das Funktionselement 2 besitzt eine Strukturierung, die aus Polzähnen 14 und Polzahnlücken 15 gebildet ist. Die Polzahnlücken 15 werden zweckmäßigerweise mit einer Füllmasse 16, beispielsweise einem Epoxidharz, ausgefüllt, wodurch unerwünschte Ablagerungen in den Polzahnlücken vermieden und die magnetischen Eigenschaften der ausgebildeten Strukturierung verbessert werden. Fig. 3 shows a detail of a sectional view of Funktionsele component 2. The functional element 2 has a structuring which is formed from pole teeth 14 and pole tooth gaps 15 . The pole tooth gaps 15 are expediently filled with a filling compound 16 , for example an epoxy resin, as a result of which undesired deposits in the pole tooth gaps are avoided and the magnetic properties of the structuring formed are improved.

In Fig. 4 ist die Passiveinheit 1 in einer Ansicht von unten gezeigt. Bei der Herstellung der Passiveinheit bildet die Einfassung 4 gleichzeitig einen Teil der Form, in welche beim Gießvorgang das Mineralgußmaterial eingebracht wird. Vor dem Aushärten, gegebenenfalls auch vor dem Gießen, werden die Befestigungselemente 7 an den gewünschten Positionen einge bracht. Die durch die Einfassung 4 gebildete Form wird an der Oberseite entweder durch das bereits aufgebrachte Funktions element 2 bzw. ein noch nicht strukturiertes Rohelement verschlossen, wodurch bei geeigneter Materialauswahl eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Mineralgußmaterial 5 und diesem Element erreicht werden kann. Sofern erforderlich kann auch an dieser Verbindungsstelle ein Haftvermittler einge setzt werden. The passive unit 1 is shown in a view from below in FIG. 4. During the production of the passive unit, the enclosure 4 simultaneously forms part of the mold into which the mineral casting material is introduced during the casting process. Before curing, possibly also before casting, the fasteners 7 are brought into the desired positions. The shape formed by the border 4 is closed at the top either by the already applied functional element 2 or a not yet structured raw element, whereby a direct connection between the mineral casting material 5 and this element can be achieved with a suitable choice of material. If necessary, an adhesion promoter can also be used at this connection point.

Bei einem abgewandelten Herstellungsverfahren ist es aber auch möglich, entsprechende Formhilfselemente zu verwenden, die nach dem Aushärten des Mineralgußmaterials 5 entfernt werden, so daß das Mineralgußmaterial auch an der Oberseite frei zugänglich ist. Dies ist erforderlich, wenn sich das Funktionselement 2 nicht über die gesamte Grundfläche der herzustellenden Passiveinheit erstrecken soll.In a modified manufacturing process, however, it is also possible to use corresponding auxiliary mold elements which are removed after the mineral casting material 5 has hardened, so that the mineral casting material is also freely accessible at the top. This is necessary if the functional element 2 is not to extend over the entire base area of the passive unit to be manufactured.

Bei abgewandelten Passiveinheiten kann auf die Einfassung 4 vollständig verzichtet werden, wenn man bei der Herstellung der Passiveinheit entfernbare Formen verwendet und die Gestellfunktionen der Einfassung nicht erforderlich sind. Es können somit beliebige Formen der Passiveinheit hergestellt werden, die im Detail an den jeweiligen Einsatzfall angepaßt sind.In modified passive units can be completely dispensed with the skirt 4, when used in the preparation of the passive unit removable molds and the frame functions of the enclosure are not required. Any forms of the passive unit can thus be produced, which are adapted in detail to the respective application.

Es stehen auch Mineralgußmaterialien zur Verfügung, die selbst Gestellfunktionen übernehmen können, wodurch die Passiveinheit das vollständige Gestellsystem eines herzustel lenden Direktantriebs darstellen kann. Die Funktionselemente 2 werden nur in den Bereichen des aus dem Mineralgußmaterial bestehenden Grundkörpers angebracht, in denen sie als Gegen stück für die Aktiveinheit des Direktantriebs erforderlich sind.Mineral casting materials are also available, which can themselves take over frame functions, whereby the passive unit can represent the complete frame system of a direct drive to be manufactured. The functional elements 2 are attached only in the areas of the base body consisting of the mineral casting material, in which they are required as a counterpart for the active unit of the direct drive.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Passiveinheit, die bei einem Linearantrieb zum Einsatz kommt. Der Grundkörper 3 besteht im gezeigten Beispiel voll ständig aus dem Mineralgußmaterial 5. Wiederum sind einzelne Befestigungselemente 7 im Mineralgußmaterial eingegossen. An zwei Seitenflächen des Grundkörpers 3 sind Funktionselemente 2 angebracht, die zumindest teilweise die beschriebene Struk turierung besitzen. FIGS. 5 and 6 show a modified embodiment of the passive unit, which is used in a linear drive is used. In the example shown, the base body 3 consists entirely of the mineral casting material 5 . Again, individual fastening elements 7 are cast in the mineral casting material. On two side surfaces of the base body 3 , functional elements 2 are attached, which at least partially have the structuring described.

Bei der Herstellung der Passiveinheiten ist es besonders zweckmäßig, wenn in der Gußform Bereiche vorgesehen sind, in denen ein Magnetfeld aufgebaut wird, welches die Rohelemente bzw. die Funktionselemente in der Form positioniert und für die Dauer der Aushärtezeit fixiert. Dadurch wird es möglich hohe Ebenheiten der in Ergebnis zu erzeugenden strukturierten Laufflächen zu erzielen.It is special when manufacturing the passive units useful if areas are provided in the mold, in which builds up a magnetic field that contains the raw elements or the functional elements positioned in the form and for the duration of the curing time is fixed. This makes it possible high flatness of the structured to be generated in the result To achieve treads.

Die zu fixierenden Elemente werden auf die vorgesehenen Bereiche aufgelegt. Anschließend wird, beispielsweise durch Elektromagneten, ein relativ starkes Magnetfeld aufgebaut, wodurch Anziehungskräfte auf die eingelegten magnetisierbaren Materialien ausgeübt werden, womit diese in der gewünschten Lage ausgerichtet und festgelegt werden.The elements to be fixed are provided on the Areas. Then, for example, by Electromagnets, a relatively strong magnetic field built up, which creates attractive forces on the inserted magnetizable Materials are exercised, making them in the desired Location to be aligned and determined.

Claims

1. Passive unit ( 1 ) for a direct drive with functional elements ( 2 ) made of magnetizable material, which have a structured surface with pole teeth ( 14 ) and pole tooth gaps ( 15 ) and act as a running surface in cooperation with an active unit of the direct drive, characterized in that that the passive unit has a base body ( 3 ) made of mineral casting material ( 5 ) to which the functional elements ( 2 ) are attached.

2. Passive unit according to claim 1, characterized in that the functional elements ( 2 ) are cast into the mineral casting material ( 5 ) of the base body ( 3 ), the structured surfaces facing outwards and not covered by the mineral casting material ( 5 ).

3. Passive unit according to claim 1, characterized in that the functional elements ( 2 ) on the base body ( 3 ) are glued, screwed or fastened in a similar manner.

4. Passive unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the base body ( 3 ) is at least partially surrounded by an enclosure ( 4 ) which already served as part of the mold for the base body during the casting process, and fastening elements ( 12 ) includes which frame functions can take over.

5. Passive unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the mineral casting material ( 5 ) of the basic body further fastening elements ( 7 ) are cast.

6. Passive unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the expansion coefficient of the mine ralgußmaterials is substantially equal to the expansion coefficient of the magnetizable material of the func tion elements ( 2 ).

7. Passive unit according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that they are associated with other assemblies Machine is connected, and that it as a power transmission Frame assembly works.

8. Passive unit according to one of claims 1 to 7, characterized characterized as being part of a device is trained, and that at her usual clamping and Fasteners are arranged, the support and Lock workpieces to be machined.

9. A method for producing a passive unit according to one of claims 1 to 8, with the following method steps:

a) any desired shape of the desired base body ( 3 ) is produced,
b) raw elements made of magnetizable material which have not yet been structured are placed in the mold,
c) the mold is filled with mineral casting material ( 5 ) in a casting process,
d) at the desired locations of the raw elements from pole teeth ( 14 ) and pole tooth gaps ( 15 ) existing structures are introduced, whereby the functional elements ( 2 ) are formed.

10. A method for producing a passive unit according to one of claims 1 to 8, with the following method steps:

a) any desired shape of the desired base body ( 3 ) is produced,
b) the functional elements ( 2 ) made of magnetizable material are inserted into the mold, the structured surfaces pointing outwards,
c) the mold is filled in a casting process with Mineralgußma material ( 5 ).

11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the raw or functional elements ( 2 ) are positioned and fixed in the mold by building a magnetic field until the mineral casting material ( 5 ) is substantially cured.

12. A method for producing a passive unit according to one of claims 1 to 8, with the following method steps:

a) any desired shape of the desired base body ( 3 ) is produced,
b) the mold is filled with mineral casting material ( 5 ) in a casting process,
c) after the base body has hardened, the functional elements ( 2 ) made of magnetizable material are attached to it.

13. The method according to claim 12, characterized in that a magnetic field is built up, through which the func tion elements ( 2 ) are positioned and temporarily fixed before attachment to the base body ( 3 ).

14. The method according to any one of claims 9 to 13, characterized in that the mold is removed from the base body ( 3 ) after curing.

15. The method according to any one of claims 9 to 13, characterized in that anchoring elements ( 6 ) are attached to the mold before the casting of the base body ( 3 ), which prevent the mold from loosening after the mineral casting material ( 5 ) has hardened.

16. The method according to any one of claims 9 to 15, characterized in that fastening elements ( 7 ) are anchored in the mineral casting material ( 5 ) of the base body ( 3 ) before hardening.

17. The method according to any one of claims 9 to 16, characterized in that in a further process step, the pole tooth gaps ( 15 ) of the functional elements ( 2 ) are filled with a filling compound ( 16 ).

18. The method according to claim 17, characterized in that an epoxy resin is used as the filling compound ( 16 ).

19. The method according to any one of claims 9 to 18, characterized in that in a further process step, the attached functional elements ( 2 ) are sanded on their structured surface.

20. Device for producing a passive unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that areas are provided in a mold in which a magnetic field can be built up, which serves to position and fix the functional elements ( 2 ) in the mold .