DE2145365A1

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Info

Publication number: DE2145365A1
Application number: DE19712145365
Authority: DE
Original assignee: Ricoh Printing Systems America Inc
Current assignee: Ricoh Printing Systems America Inc
Priority date: 1970-09-10
Filing date: 1971-08-30
Publication date: 1972-03-16
Also published as: US3666977A; CA941430A; GB1368448A; NL7110539A; FR2103352A5; JPS5439561B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. F. A."Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XI

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22>

Data Products Corporation

6219 De Soto Avenue

Woodland Hills, California 91364, V. St. A.

Linear-Motor

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Linear-Einstellanordnungen, wie sie in allgemeiner Form in der US-Patentschrift 3 505 544 angegeben sind.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine verbesserte Linear-Einstellanordnung, die für die Verwendung in einem Magnetplattenspeicher geeignet ist. Derartige Speicher enthalten häufig Magnetplatten, bei denen bis zu 1200 konzentrische Spuren auf einer Oberfläche aufgezeichnet sind, die einen Radius von 30,4 cm (entsprechend 12 Zoll) aufweisen.

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In derartigen Speichern ist ein einen Kopf tragender Arm neben der Plattenoberfläche vorgesehen. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen kann der Arm ζ.B₀ mit nur vier Köpfen versehen sein. Dadurch ist es dann erforderlich, daß der betreffende Arm imstande ist, sich schrittweise radial um ca. 7,6 cm (entsprechend 3 Zoll) in Bezug auf die Platte zu bewegen, um nämlich einen Kopf neben eine ausgewählte Spur zu bringen. Es sei bemerkt, daß derartige Anwendungsfälle Lösungen mit extrem genauer Einstellung erfordern. Im übrigen sei noch ^ bemerkt, daß mit Rücksicht darauf, daß die Kopfeinstellzeit einen erheblichen Anteil der gesamten Speicherzugriffszeit ausmacht, eine schnelle Einstellung von äußerster Wichtigkeit ist. Eine weitere Forderung an eine geradlinig wirkende Einstellanordnung für die praktische Anwendung in einem mit einem bewegbaren Kopf arbeitenden Platzspeichersystem besteht darin, daß über einen relativ langen Hub verfügt werden kann, der z.B. mehr als 25,4 mm (entsprechend 1 Zoll) beträgt, damit die Anzahl der für die Plattenoberfläche benötigten Köpfe auf einen minimalen Wert herabgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine die vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten überwindende einfache W Kopf-Einstellanordnung für einen Magnetplattenspeicher zu schaffen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.

Die Erfindung ist also auf eine linear arbeitende EinstelL-anordnung gerichtet, die einen Motor mit einem Mittelkern aus magnetisch permeablern Material enthält. Der Kern ist in einem Gehäuse aus einem permeablen Material aufgenommen, das so geformt ist, daß es mit den Kernenden magnetisch

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fest bzw. eng gekoppelt ist. In dem Gehäuse sind Permanentmagnete zwischen den Gehäuseenden vorgesehen«, Diese Permanentmagnete erzeugen ein Magnetfeld über einem Luftspalt des Kernes mit längs des Kernes nahezu gleichmäßiger Stärke. Eine den Kern umgebende Steuerspule ist in dem Luftspalt vorgesehen.

Gemäß einem bedeutenden Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Steuerspulenanordnung durch eine Vielzahl von Rollenlagern genau getragen. Diese Rollenlager laufen auf den Oberflächen von fest angeordneten Schienen. Die betreffenden Lager enthalten <=>ine erste Gruppe von Lagern, die so ausgerichtet sind, daß sie längs vertikaler Schienenflächen laufen. Ferner enthalten die betreffenden Lager eine zweite Gruppe von Lagern, die so ausgerichtet sind, daß sie längs horizontaler Schienenflächen laufen. Die Lager sind dabei so angeordnet, daß sie zwischen gegenüberliegenden Schienenflächen laufen, wobei ein Lager in jeder Gruppe von Lagern flexibel gelagert ist. Dadurch werden die Lager vorbelastet, und ferner wird ein fortwährender Kontakt mit den Schienenflächen während des gesamten Hubes sichergestellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Lager an drei Lagertragstangen angebracht, die an dem Umfang der Steuerspulenanordnung um 120° jeweils zueinander versetzt befestigt sind. Die betreffenden Stangen sind dabei zu in dem Gehäuse gebildeten langgestreckten Schlitzen ausgerichtet, und außerdem ragen die betreffenden Stangen durch diese Schlitze hindurch.

Gemäß einem weiteren bedeutenden Merkmal der Erfindung ist die Steuerspulenanordnung vorzugsweise dadurch gebildet, daß ein Leiter mit rechteckförmigem Querschnitt hochkant

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gewickelt wird, um eine leichte, stabile Spule mit einer großen Windungsanzahl zu bilden. Um eine noch größere Festigkeit zu erzielen, wird die hochkant gewickelte Spule zwischen stabilen dünnwandigen Zylinderschichten eingesetzt. Eine auf dem Mittelkern zum Zwecke der Herabsetzung der Steuerspuleninduktivität gewickelte Kompensationsspule ist vorzugsweise durch einen hochkant gewickelten Leiter gebildet, der eine entsprechende Dickenabmessung besitzt wie der Steuerspulenleiter, so daß beide Spulen dieselbe Anzahl von Windungen pro Längeneinheit aufweisen.

Gemäß einem weiteren bedeutenden Merkmal der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Erzeugung von Streufeldern als Folge der gewählten Geometrie auf einen minimalen Wert herabgesetzt.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert,

Fig. 1 zeigt in einer Perspektivansicht eine bevorzugte Ausführungsform einer geradlinig wirkenden Einstellanordnung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Vertikal-Schnittansicht durch die in Fig.1 dargestellte Linear-Einstellanordnung längs einer Ebene, die senkrecht zu der Längsachse der betreffenden Anordnung verläuft.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 2 eingetragenen Ebene 3-3.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 2 eingetragenen Ebene 4-4.

Fig. 5 zeigt in einer vergrößerten Teilansicht eine exzentrische Lagerung einer der vorgesehenen Rollenlager-Achsen.

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Im folgenden sei Fig. 1 näher betrachtet, in der in einer Perspektivansicht eine bevorzugte Ausführungsform der geradlinig wirkenden Einstellanordnung bzw„ Linear-Einsteilanordnung gemäß der Erfindung dargestellt ist. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung kann, mit wenigen Worten ausgedrückt, als eine Anordnung betrachtet werden, die aus zwei Haupteinrichtungen besteht, nämlich aus einer Hauptrahmenanordnung, die im wesentlichen ein Motorgehäuse, eine Permanentmagnetanordnung und einen Mittelkern enthält, und aus einer Schlittenanordnung, die im wesentlichen eine bewegbare Steuerspulenanordnung sowie Lager- und Stützeinrichtungen enthält. Die Hauptrahmenanordnung ist in Fig. 1 generell mit bezeichnet. Die Schlittenanordnung ist generell mit 12 bezeichnet; sie ist derart gelagert bzw. angebracht, daß sie eine geradlinige Bewegung in Bezug auf die Hauptrahmenanordnung auszuführen vermag.

Im folgenden seien die Figuren 2 bis 4 näher betrachtet, die in Schnittansichten den Innenaufbau der Linear-Einstellanordnung gemäß Fig„ 1 erkennen lassen. Die Hauptrahmenanordnung enthält einen Mittelkern 20, der aus einem magnetisch permeablen Material besteht. Der Kern 20 ist nahezu zylindrisch ausgebildet; er ist an beiden Enden 22 und 24 verstärkt. Der Kern 20 verläuft längs der Achse eines nahezu zylinderförmigen Gehäuses 26, das aus einem hinteren zylindrischen Bereich und einem vorderen zylindrischen Bereich 30 besteht. Beide Bereiche 28 und 30 bestehen aus einem magnetisch permeablen Material. Die betreffenden Bereiche bilden einen Teil des Magnetflußweges zur Erzeugung eines Magnetfeldes über einem Luftspalt.

Der hintere Gehäuseteil bzw. Gehäusebereich 28 weist einen nahezu U-förmigen Querschnitt auf; er weist einen eingebuchteten

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Teil 32 und nach vorn ragende Schenkelteile 34 und 36 auf. In dem eingebuchteten Teil 32 ist eine große Öffnung 38 gebildet» die zur Aufnahme des verstärkten Endteiles 22 des Kernes 20 dient. An dem Kern 22 ist mit Hilfe von Schrauben 42 eine Platte 40 angeschraubt, die größer ist als die Öffnung 38.

In entsprechender Weise besteht der vordere Gehäuseteil bzw. Gehäusebereich 30 aus einem eingebuchteten Teil 44 und aus nach hinten sich erstreckenden schenkelteilen 46 und 48. Der eingebuchtete Teil 44 weist eine Öffnung 48 auf, die sich durch den betreffenden Bereich hindurch erstreckt und zur Aufnahme des verstärkten Kernendes 24 dient. An dem Kernende 24 ist mit Hilfe von Schrauben 52 eine Platte 50 angeschraubt, die größer ist als die Öffnung 48. Die gegenüberliegenden Flächen der Gehäuseteile 28 und 30 sind vorzugsweise mit entgegengesetzt zueinander verlaufenden Absätzen 54 versehen, die derart zueinander passen, daß ein nahezu durchgehendes und festes Gehäuse 26 gebildet ist.

Es sei bemerkt, daß gemäß Figuren 3 und 4 die Kernendteile 22 und 24 mit dem Gehäuse in den Öffnungen 38 und 48 in Kontakt sind, wodurch zwischen dem Kern und dem Gehäuse an den Kernenden Wege geringen magnetischen Widerstands gebildet sind. Demgegenüber sind die Mittelteile des Gehäuses zwischen den Kernenden 22 und 24 von dem Kern beabstandet. Der betreffende Abstand ist dabei vorgesehen, um einer Permanentmagnetanordnung zu ermöglichen, zwischen dem Gehäuse und dem Kern befestigt zu werden, um ein Magnetfeld in einem Luftspalt zu dem Kern hin zu erzeugen. Die Permanentmagnetanordnung ist mit einer Vielzahl gesonderter Segmente 60 versehen, die jeweils durch Schrauben 62 an dem Gehäuse befestigt sind. Jedes Magnetsegment 60 besteht

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vorzugsweise aus einem permanentmagnetisierten Block 64 aus einem geeigneten Material, wie Alnico 8, das an einem magnetisch permeablen Tragblock 66 angeklebt ist. Die Schrauben 62 verlaufen durch die Gehäusewand hindurch in die Tragblöcke 66 hinein.

Wie in Figuren 2 bis 4 dargestellt, sind die Elemente der Hauptrahmenanordnung so dimensioniert, daß um den Mittelkern 20 herum zwischen diesem Kern und den Permanentmagnetsegmenten 60 ein Luftspalt 68 gebild'et ist. Die Permaiitmagnetblöcke 64 sind radial magnetisiert, wie dies aus Figuren 2 und 3 hervorgeht. Dadurch wird ein Permanentmagnetfeld erzeugt, das nahezu senkrecht über den Luftspalt 68 verläuft. Wie durch die Flußlinien 58 dargestellt, legt die Hauptrahmenanordnung einen magnetischen Weg von der Oberfläche der Permanentmagnetblöcke 64 durch den Luftspalt 68 und in den Kern 20 hinein fest. Die betreffenden Flußlinien verlaufen dann längs des Kernes zu dessen Ende hin, sodann durch die eingebuchteten Bereiche und die Schenkelbereichs der entsprechenden Gehäuseteile und dann durch die Tragblöcke 66 hindurch zu den Permanentmagnetblöcken 64 zurück. Es sei bemerkt, daß die Permanentmagnetanordnung so ausgewählt ist, daß der gesamte Fluß in dem Luftspalt 68 in derselben Richtung ausgerichtet ist, d.h. daß der betreffende Magnetfluß entweder in den Kern 20 hineingerichtet ist oder aus diesem Kern 20 austritt. Wie in Figuren 2 und 3 dargestellt, ist angenommen, daß die Magnetblöcke 64 derart magnetisiert sind, daß der Fluß senkrecht über den Luftspalt 68 in den Kern 20 eintritt. Für eine richtige Arbeitsweise der dargestellten Einstellanordnung ist es von Bedeutung, daß die Flußdichte in dem Luftspalt 68 über die gesamte Länge des Magnets nahezu gleichmäßig ist, d.h. von einer Stelle nahe des Kernendes 22 bis zu einer Stelle nahe des Kernendes 24.

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Während die erläuterte Hauptrahmenanordnung 10 in ihrer Stellung fest liegt und keine Bewegung ausführt, ist die Schlittenanordnung 12 derart angeordnet, daß sie eine geradlinige Bewegung in Bezug auf die Hauptrahmenanordnung auszuführen vermag. Die Bewegung wird dabei auf Grund einer elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen einem die Steuerspule der Schlittenanordnung durchfließenden elektrischen Strom und dem durch die Magnetsegmente 60 über dem Luftspalt 68 erzeugten Permanentmagnetfeld hervorgerufen. Die Schlittenanordnung 12 enthält insbesondere eine Steuerspule 70 mit einer Vielzahl von Windungen. Diese Steuerspule durchzieht dabei den Luftspalt 68. Um sicherzustellen, daß die auf die Steuerspule 70 sich entfaltenden elektromagnetischen Kräfte wirksam dazu ausgenutzt werden, eine Bewegung hervorzurufen, ist es wichtig, daß die Steuerspule sehr fest und leicht ist. Um dies zu erreichen ist die Steuerspule 70 vorzugsweise aus einem hochkant gewickelten Aluminiumleiter 72 hergestellt, der einen nahezu rechteckförmigen Querschnitt besitzt. Der Leiter 72 ist selbstverständlich isoliert, um einen Kurzschluß zwischen den Windungen zu verhindern. Um die Festigkeit noch weiter zu steigern, ist die Steuerspule 70 zwischen einer inneren una einer äußeren festen, dünnwandigen Leiterschicht 74 bzw. 76 eingeschichtet.

Die Steuerspulenanordnung, d.h. die Steuerspule 70 zusammen mit den Schichten 74 und 76, ist zur Ausführung einer genauen linearen Bewegung durch eine Vielzahl von Rollenlagern 80 entsprechend getragen, die auf den Oberflächen von Stahlschienen laufen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind insbesondere drei langgestreckte Lagertragstangen 82, 84, 86 an der Steuerspulenanordnung mit Hilfe kurzer Tragteile 88 befestigt. Um das Gewicht in der Schlittenanordnung auf einen minimalen Wert herabzusetzen,

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sind die Tragstangen vorzugsweise hohl und aus einem leichten Material, wie Aluminium oder Magnesium, hergestellt. Die Tragstangen 82, 84 bzw. 86 ragen durch langgestreckte Schlitze 83, 85 und 87 hindurch, die in dem vorderen Gehäuseteil 30 gebildet sind. Die betreffenden Stangen bzw» Schlitze sind um den Gehäuseumfang herum um etwa 120° voneinander versetzt angeordnet;·sie verlaufen parallel zu der gemeinsamen Achse des Gehäuses und des Kernes.

Die Tragstangen 82, 84, 86 tragen Rollenlager, welche längs genau festgelegter Schienenflächen laufen. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Steuerspulenanordnung sich in Längsrichtung durch den Luftspalt 68 zu bewegen erlaubt, ohne dabei den Kern oder die Magnetblöcke zu berühren. Die Rollenlager sind so angeordnet, daß sie die Steuerspulenanordnung sowohl vertikal als auch horizontal genau einzustellen gestatten.

Bei der beschriebenen Anordnung ist insbesondere auf der Stange 82 ein Lager 90 angebracht, und zwar zur Drehung um eine Welle 91, die an dem freien Ende eines ausladenden Armes 98 angebracht ist, der an dem Lagertragstab 82 befestigt ist. Der ausladende Arm 98 ist dabei etwas flexibel, um eine begrenzte Bewegung der Welle 91 zu der Stange 82 hin bzw. von dieser Stange weg zu ermöglichen. Die Abmessungen sind dabei insbesondere so gewählt, daß die Oberfläche der Schiene 92 unten auf den Lagern 90 anliegt und damit eine abwärts gerichtete Vorspannung von z.B. 10 Pfund ausübt. Eine Schraube 100 ist in die Unterseite des ausladenden Armes 98 eingeschraubt. Diese Schraube dient als einstellbarer Anschlag, der die Stärke der Vorbelastung einzuerstellen gestattet. Dies bedeutet, daß dann, wenn die Oberfläche der Schiene 92 die gewünschte Vorspannung bzw. Vorbelastungskraft auf das Lager 90 ausübt, die Schraube 100

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die Tragstange 82 berührt. Jede weitere nach unten gerichtete Kraft wird danach von der Schraube 100 aufgenommen anstatt von dem Lager 90.

Jede der Lagertragstangen 84 und 86 trägt vordere und hintere Rollenlager, die zur Drehung um horizontal ausgerichtete Wellen entsprechend gelagert sind. Damit vermögen die betreffenden Rollenlager längs einer horizontal ausgerichteten Schienenfläche sich zu drehen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, P ist ein Rollenlager 102 insbesondere zur Drehung um eine horizontal ausgerichtete Welle 104 gelagert, die von der Stange 84 getragen ist. Das Lager 102 liegt an der Schienenfläche 106 an. In entsprechender Weise ist das Lager 108 zur Drehung um eine horizontal ausgerichtete Welle 110 gelagert, die von der Stange 86 getragen ist. Das Lager 108 läuft auf der Schienenfläche 112,

Es sei bemerkt, daß die durch die Schienenfläche 92 auf das von dem ausladenden Arm 98 getragene Lager 90 ausgeübte Vorbelastungskraft eine Berührung des vertikal ausgerichteten Lagers 90, 102 und 108 an den entsprechenden Schienen- ψ flächen während der gesamten Hublänge gewährleistet. Um eine geeignete horizontale Einstellung der Steuerspulenanordnung zu gewährleisten, sind horizontal ausgerichtete Rollenlager von den Tragstangen 84 und 86 getragen, um an vertikalen Schienenflächen abzurollen.

Jede Lagertragstange 84, 86 trägt insbesondere vordere und hintere Rollenlager, die um an den Tragstangen befestigte vertikale Wellen drehbar sind. Demgemäß trägt die Stange 84, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht, das horizontal ausgerichtete Rollenlager 120, welches zur Drehung um die vertikal ausgerichtete Welle 122 gelagert ist. Das Lager 120 liegt an der

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Innenschienenfläche 124 an und läuft auf dieser Fläche, In entsprechender Weise trägt die Stange 86 das horizontal ausgerichtete Rollenlager 126, das um eine vertikal ausgerichtete Welle 128 drehbar ist. Das Lager 126 berührt die vertikale Schienenfläche 130 und läuft längs dieser Schienenfläche.

Wie bei dem vertikal ausgerichteten Lager 90 so ist ein Lager der horizontal ausgerichteten Lager, nämlich das Lager 120 in Fig. 2, am Ende eines ausladenden Armes angebracht, um eine Vorbelastung in einer horizontalen Richtung howrpT.^-1-i-miPo_nβ Dies bedeutet, daß die Welle 122 an dem freien Ende des ausladenden Armes 132 angebracht ist, der imstande ist, sich derart auszubiegen, daß die Welle sich ein wenig zu der Schienenfläche 124 hin bzw. von dieser Schienenfläche weg zu bewegen vermag. Ein Anschlag 134 begrenzt das Maß der auf die Lager übertragenen Vorspannung bzw. Vorbelastung.

Es sei bemerkt, daß die Schienenflächen 106 und 112 in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen. Die von der Stange 86 getragenen vorderen und hinteren vertikal ausgerichteten Lager dienen dabei selbstverständlich dazu, längs der Schienenfläche 112 zu laufen und über die gesamte Hublänge mit dieser Schienenfläche in Kontakt zu bleiben. In entsprechender Weise sind die von der Stange 84 getragenen vorderen und hinteren Lager dazu vorgesehen, längs der Schienenfläche 106 zu laufen und während der gesamten Länge mit dieser Schienenfläche in Kontakt zu bleiben. Um sicherzustellen, daß alle vier vertikal ausgerichteten, von den Stangen 84, 86 getragenen Lager längs derselben Ebene unter Berührung der horizontalen Schienenflächen rollen, ist die Welle eines der vertikal ausgerichteten Lager, z.B. des

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Lagers 110 (siehe Fig. 5), verstellbar gemacht. Aus Fig. 5 geht dabei hervor, daß die Welle 110 insbesondere exzentrisch an einer kleinen seclifeckigen Platte 140 angebracht ist, die auf der Stange 86 zur Drehung um die Mittelachse der Platte 140 angebracht ist. Durch Drehen der sechseckigen Platte 140 wird die vertikale Lage der horizontalen Ebene durch die Welle 110 verändert. Dies ermöglicht, die Welle 110 in die Ebene zu bewegen, die durch die anderen drei vertikal ausgerichteten Rollenlager festgelegt ist. Dadurch ist sichergestellt, daß alle vier Lager in Kontakt mit den Schienenflächen laufen.

Mit dem vorderen Ende der Lagertragstangen 82, 84 und 86 ist eine Jochanordnung 142 verbunden. Die Jochanordnung besteht vorzugsweise aus einem hohlen, leichten Mantel, der z.B. aus Aluminium'oder Magnesium besteht. Die (hier nicht näher dargestellte) Magnetkopfanordnung ist schließlich an der Jochanordnung befestigt, und in dem Jochanordnungsmantel sind, sofern erforderlich, Versteifungsteile enthalten.

Aus der vorstehenden Beschreibung dürftaanunmehr die bedeutsamen baulichen Merkmale der bevorzugten Ausführungs-™ form der Erfindung ersichtlich sein₀ Wenn es während des Betriebs erwünscht ist, der Schlittenanordnung eine lineare ' Bewegung zu erteilen, wird ein elektrischer Strom durch die Steuerspule hindurchgeleitet. Infolge des Magnetfeldes des Permanentmagnets in dem Luftspalt wird auf die Steuerspule eine Kraft ausgeübt, die parallel zu der Kernachse verläuft. Um die Schlittenanordnung in einer gewünschten Stellung anzuhalten, wird ein geeignetes Servosystem (nicht gezeigt) verwendet. Dieses Servosystem vergleicht die tatsächliche Stellung der Schlittenanordnung mit der gewünschten Stellung.

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Das dabei ermittelte Fehlersignal steuert die Steuerspulenerregung bzw. -speisung.

Wie in dem oben erwähnten US-Patent 3 505 544 erwähnt, ist es zur Sicherstellung einer schnellen Bewegung der Steuerspule und zur Herabsetzung des externen Steuerspulenfeldes von Vorteil; wenn die Steuerspuleninduktivität herabgesetzt wird. Dies erfolgt dadurch, daß eine Kompensationsspule in Reihe mit der Steuerspule geschaltet wird, wobei diese Kompensationsspule auf dem Kern derart ausgerichtet ist, daß sie ein Magnetfeld erzeugt, das entgegengesetzt ist zu dem Magnetfeld, das von der Steuerspule erzeugt wird. Demgemäß umfaßt die Einstellanordnung gemäß der Erfindung eine Kompensationsspule 150, die fest um den Kern 20 herum gewickelt ist. Es sei bemerkt, daß die Anzahl der Kompensationsspulenwindungen und die Anzahl der Windungen der zu der Kompensationsspule in Reihe geschalteten Steuerspule vorzugsweise gleich ist, um die Induktivität auf einen minimalen Wert herabzusetzen. Die betreffenden Spulen sollten vorzugsweise auf gleiche Teile des Kerns wirken. Die Gesamtlänge der Steuerspulenanordnung beträgt nur die halbe Länge des Kernes, um nämlich eine Hublänge zu erzielen. So kann z.B. die Länge des Mittelteils des Kernes etwa 17,8 cm (entsprechend 7 Zoll) betragen, und die Länge der Steuerspulenanordnuag kann etwa 8,9 cm (entsprechend 3,5 Zoll) betragen. Dadurch ist der Schlittenanordnung ermöglicht, eine maximale lineare bzw. geradlinige Bewegung von etwa 8,9 cm (entsprechend 3,5 Zoll) auszuführen. Um sicherzustellen, daß die Anzahl der Windungen der Kompensationsspule gleich der Anzahl der Windungen der Steuerspule ist, und um sicherzustellen, daß die beiden Spulen auf denselben Teil des Kernes wirken, erstreckt sich die Kompensationsspule über die gesamte Länge des Kernmittelteiles. Durch voneinander beabstandet vorgesehene Bürsten 152, 154, die von der Steuerspulenanordnung

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getragen sind, wird dabei nur der zwischen diesen Bürsten liegende Bereich der Kompensationsspule gespeist» Der gespeiste bzw. erregte Teil der Kompensationsspule ist zu der Steuerspule in Reihe geschaltet. Die Kompensationsspule 150 besteht vorzugsweise aus einem hochkant gewickelten Leiter mit rechteckförmigem Querschnitt. Dieser Leiter ist nahezu genauso dimensioniert wie jener der Steuerspule, um dieselbe Anzahl von Windungen pro Längeneinheit zu erzielen.

Um eine Beschädigung der Steuerspulenanordnung und ggfs. weiterer Teile der Einsteilanordnung im Falle des Auftretens eines Fehlers in dem Servosystem zu verhindern, sind in dem Gehäuse federnde Puffer vorgesehen. Wie besonders deutlich aus Fig. 3 hervorgeht, ist insbesondere Schaumgummimaterial 156 an beiden Enden des Gehäuses in diesem vorgesehen. Neben dem Schaumgummimaterial ist vorzugsweise eine Kunststoffschicht 158 vorgesehen, die verhindert, daß die Steuerspulenanordnung den Schaumgummi einschneidet.

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Claims

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Patentansprüche i. JLinear-Motor, dadurch gekennzeichnet, daß ein nahezu

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zylindrischer Kern (20) aus magnetisch permeablem Material vorgesehen ist, daß ein nahezu zylindrisches Gehäuse (26) aus magnetisch permeablem Material vorgesehen ist, dessen Achse mit der Achse des Kerns (20) zusammenfällt, daß das Gehäuse (26) Endteile (28,30), die einen Weg geringen magnetischen Widerstands für die Kernenden (22,24) bilden, und einen mittleren Teil aufweist, der von einem mittleren Teil des Kerns (20) beabstandet ist, daß eine Permanentmagnetanordnung (60,64) ">n *°™ Gehäuse (26) neben dessen Mittelteil angeordnet und von dem Kern (20) unter Bildung eines Luftspalts (68) beabstandet ist, daß die Permanentmagnetanordnung (60,64) so ausgerichtet ist, daß ein Magnetfluß in einer gleichmäßigen Richtung nahezu senkrecht durch den Luftspalt (68) auftritt, daß eine feste, nahezu zylindrisch geformte Steuerspulenanordnung (70) vorgesehen ist, daß das Gehäuse (26) eine Vielzahl von langgestreckten Schlitzen

(83,85,87) um den Umfang herum enthält, daß jeder Schlitz (83,85,87) parallel zu der Kernachse verläuft, daß eine Vielzahl von Rollenlagern (SO,102,120,108,126) an der Steuerspulenanordnung (70) befestigt ist, und zwar in Ausrichtung zu den Schlitzen (83,85,87), daß die Rollenlager (90,102,120,108,126) um Wellenachsen drehbar sind, die nahezu senkrecht zu Ebenen durch die Kernachse verlaufen, und daß eine Vielzahl von fest angeordneten Schienen (92,124,130) vorgesehen ist, deren jede zumindest an einer Rolle eines Rollenlagers (90,102,120, 108,126) anliegt und die Steuerspulenanordnung (70) in dem Luftspalt abstützt, ohne die Steuerspulenanordnung (70) mit dem Kern (20) und der Permanentmagnetanordnung (60,64) in Berührung gelangen zu lassen.

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2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspulenanordnung (70) .einen ersten Leiter (72) mit nahezu rechteckförmigem Querschnitt enthält, der unter Bildung einer zylindrischen, eine Vielzahl von Windungen umfassenden Steuerspule hochkant gewickelt ist.
3« Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspulenanordnung (70) feste, dünnwandige zylindrische Schichten (74,76) aufweist, die an den Innen- und ^ Außenflächen der zylindrischen Steuerspule befestigt sind.
4. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Leiter mit einem nahezu rechteckförmigen Querschnitt vorgesehen ist, der hochkant auf dem Kern (20) gewickelt ist und eine zylindrische Kompensationsspule (150) mit einer Vielzahl von Windungen bildet, daß die Kompensationsspule (150) eine größere Anzahl von Windungen aufweist als die Steuerspule (70), daß zwei voneinander beabstandete Abgreifeinrichtungen (152,154) vorgesehen sind, die von der Spulenanordnung getragen

sind und die elektrisch die Kompensationsspule (150) in einem Bereich berühren, der eine Anzahl von Windungen ™ umfaßt, welche nahezu gleich der Anzahl von Windungen der Steuerspule (70) ist, und daß der Kompensationsspulenteil zu der Steuerspule (70) entgegengesetzt in Reihe geschaltet ist.
5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Lagertragstangen (82,84,86) vorgesehen sind, die parallel zu der Kernachse verlaufen und die an der Steuerspulenanordnung (70) an um nahezu 120° voneinander versetzten Stellen befestigt sind, und daß die Vielzahl von

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Rollenlagern (9O;1O2,12O;1O8_f126) drei Sätze von Rollenlagern umfaßt, deren jeder an einer anderen Lagerstange der Lagertragstangen (82;84;86) angebracht ist,
6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Satz der Rollenlager erste und zweite Lager (102,120;108,126) enthält, die zur Drehung um erste und zweite Wellen gelagert sind, welche senkrecht zueinander verlaufen.
7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Schienen (92,124,130) zwei senkrecht zueinander verlaufende Flächen enthält, an denen das erste und zweite Lager anliegt.
8. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Rollenlagern (90;102;120;108,126) eine erste Gruppe von Lagern, die um Achsen drehbar sind, welche in einer ersten Richtung senkrecht zu einer Ebene durch die Kernachse verlaufen, und eine zweite Gruppe von Lagern enthält, die um Wellen drehbar sind, welche in einer zweiten Richtung verlaufen, die senkrecht zu der ersten Richtung und zu einer Ebene durch die Kernachse verläuft.
9. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (90,124,130) zumindest erste und zweite beabstandete Flächen begrenzen, die parallel zu der genannten ersten Richtung verlaufen und jeweils mit Lagern der ersten Gruppe von Rollenlagern in Berührung gelangen, und daß dritte und vierte beabstandete Flächen vorgesehen sind, die parallel zu der zweiten Richtung verlaufen und die jeweils an Lagern der zweiten Gruppe von Rollenlagern anliegen.

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10, Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die zumindest ein Lager in jeder Gruppe der ersten und zweiten Gruppe von Rollenlagern flexibel tragen, und zwar zur federnden Anlage an den Schienenflächen, die in der ersten und zweiten Richtung verlaufen.
11„ Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß einstellbare Anschlageinrichtungen (134) neben den jeweiligen flexiblen Lagern zur Begrenzung der Ausbiegung dieser Lager vorgesehen sind.
12. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Einstellung der Lage einer Lagerwelle der vorgesehenen Lagerwellen vorgesehen sind.
13. Motor nach Anspruch 1 „ dadurch gekennzeichnet, daß

in dem Gehäuse (26) neben dessen Endbereichen Energie absorbierende Puffereinrichtungen (156,158) in Ausrichtung zu der Steuerspulenanordnung (70) befestigt sind.

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