DE2162039A1

DE2162039A1 - Antriebssystem

Info

Publication number: DE2162039A1
Application number: DE2162039A
Authority: DE
Inventors: Bruce A Sawyer
Original assignee: Xynetics Inc
Current assignee: Xynetics Inc
Priority date: 1971-06-28
Filing date: 1971-12-10
Publication date: 1973-01-11
Also published as: SE7502549L; JPS5334076A; CA997041A; GB1375439A; DE2162039C3; GB1375440A; US3735231A; DE2166956A1; DE2162039B2; AU3794872A; IT945460B; SE397222B; JPS5721953B1; NL7117561A; AU468349B2; FR2144189A5

Description

PATENTANWÄLTE Diving. H AN3 PU^

Xynetics, Inc., Canoga Park, California, V.St.A,

Antriebssystem

Zusammenfassung der Erfindung

Die,vorliegende Erfindung betrifft ein System, in dem ein Kopf relativ zu einer angrenzenden Grundplatte bewegt und entlang einer einzigen oder zwei Koordinatenachsen relativ zu der Grundplatte angetrieben wird. Kopf und Grundplatte stellen zusammen einen Motor dar, der zwecks Antrieb des Kopfes für die Bewegung relativ zur Grundplatte erregt wird, indem man dureh eine vektor ielle Änderung, die durch die Translation eines magnetomotorischen Vektors verursacht wird, eine Kraft erzeugt, Bei dem Motor kann es sich um einen Induktions- oder einen Hysteresemotor handeln. Dem Kopf sind Mittel zugeordnet, um seine Stellung bei der Bewegung relativ zur Grundplatte zu erfassen. Weiterhin können Mittel vorgesehen sein, um eine Drehung des Kopfes während der Bewegung über die Grundplatte zu verhindern ₉ sowie eine Regelschleife, um definierte-Bewegungen des Kopfes relativ zu der Grundplatte zu erreichen.

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Antrieb eines Elementes wie z.B. eines Kopfes relativ zu einer Grundplatte entlang einer einzigen oder eines Paares von Koordinatenachsen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein System, in dem der Kopf oder die Grundplatte einen Motor darstellen, in dem eine Kraft als Ergebnis einer von der Translation eines magnetomotorischen Vektors verursachten Energieänderungsgeschwindigkeit erzeugt wird.

Systeme zum Antrieb eines Elementes wie z.B. eines Kopfes relativ zu einer Grundplatte sind seit einer Reihe von Jahren bekannt. Seither hat man beträchtliche Mühe darauf verwandt, derartige Systeme zu vervollkommen, damit der Antrieb des Kopfes bzw. eines am Kopf angebrachten Elementes wie z.B. eines Schreibstiftes oder Schneidwerkzeuges relativ zur Grundplatte mittels eines Computers erfolgen kann. Diese Systeme sahen eine Kopfbewegung entlang einer oder eines Paares von Koordinatenachsen vor. Im allgemeinen enthielten sie einen an entgegengesetzten Seiten der Grundplatte geführten Arm, mit dem der Schreibstift in einer Achse geführt wurde. Dieser erste Arm trug seinerseits ein zweites, entlang der zweiten Achse bewegbares Element, das den Schreibstift in der zweiten Achse führte. Der Schreibstift war auf dem zweiten Element befestigt, so dass seine Stellung von den Bewegungen des ersten Armes und des zweiten Elementes abhing.

Die hier beschriebenen Systeme weisen einige wesentliche Nachteile auf. Ein Nachteil liegt darin, dass-die Bewegung entlang einer der beiden Achsen von der Bewegung entlang der anderen Achse nicht unabhängig ist, da das sich entlang der zweiten Achse bewegende Glied mit dem gekoppelt ist, das die Bewegung entlang der ersten Achse ausführt. Weiterhin stehen die Arme oder Elemente im allgemeinen mit ihren Führungen in direkter Berührung, so dass die Reibung zwischen den Führungen und den Armen bzw. Elementen die Geschwindigkeit, inifc der der Schreibstift bewegt wer&ep.--kann,- ernstlich beeiisfcraciifcigt. Die Bewegimgsgeschwindiglce§.fc wird weiterhin dupeii djts Gewicht der Arme

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und Elemente beschränkt. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass das System nicht von sich aus eiiB momentane Anzeige der Stellung des Aus gangs gliedes -<- wie z.B. des Schreibstiftes — liefert, so dass komplizierte Zusatzeinrichtungen erforderlich sind, um eine solche Anzeige zu erhalten.

Die oben beschriebenen Nachteile werden durch das System der US-PS 5 376 578 der Anmelderin überwunden. Die magnetische Stellvorrichtung dieser Patentschrift enthält einen Kopf, der. angrenzend an eine Grundplatte relativ zu dieser bewegt werden kann, so dass bei der Bewegung des Kopfes relativ zur Grundplatte entlang einer oder zweier Koordinatenachsen keine Reibung zwischen Kopf und Grundplatte auftritt. Da der Kopf von der Grundplatte getrennt, aber in unmittelbarer Nähe zu ihr angeordnet ist, lässt sich die Bewegung entlang jeder der Achsen unabhängig von der Bewegung entlang der jeweils anderen Achse durchführen.

Das System der US-PS 3 376-578 verwendet einen Motor mit variablem 'magnetischem Widerstand, um die Bewegung des Kopfes relativ zur Grundplatte zu erzeugen. In einer Aus f ührung^forrn weist dieser Motor magnetische Pole auf der Grundpläte sowie magnetische Pole auf dem Kopf auf, die zu denen auf der Grundplatte in bestimmter Beziehung stehen. Weiterhin sind aufden Kopfpolen Spulen angeordnet. Werden diese erregt, findet eine Wechselwirkung zwischen den Magnetpolen des Kopfes und denen der Grundplatte statt, als deren Ergebnis sich der Kopf nach Massgabe der wahlweisen Erre- ' gung der Spulen relativ zur Grundplatte bewegt. Indem nan sowohl am Kopf als auch auf der Grundplatte Pole vorsieht, lässt sich eine dauernde Anzeige der Stellung des Kopfes relativ.zur Grundplatte erreichen, da jede Bewegung der Kopfpole/zu den Grundplattenpolen eine endliche Entfernung darstellt.

Das System der US-PS 3 376 578 weist Mittel auf, um eine Drehung des Kopfes um eine zur von den Koordinatenachsen aufgespannten Ebene im wesentlichen senkrechte Achse zu verhindern. Diese Massnahme ist wünschenswert, um. zu gewährleisten, dass die Bewegung

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des Kopfes relativ zur Grundplatte nur entlang der Koordinatenachsen stattfindet und die Stellung des Kopfes relativ zur Grundplatte jederzeit genau angezeigt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, in dem Kopf und Grundplatte einen Motor bilden, bei dem die durch Translation eines magnetomotorischen Vektors verursachte Ä'nderungsgeschwindigkeit magnetischer Energie eine Kraft erzeugt. Ein derartiger Motor kann beispielsweise ein Induktions- oder ein Hysteresemotor sein. In einem Induktionsmotor werden in den Spulen eines der Elemente - z.B. des Kopfes - Ströme erzeug-t. Diese Ströme führen zu einem Magnetfluss durch das andere Element, d.h. die Grundplatte, so dass in der Grundplatte Wirbelströme auftreten. Die resultierende Kraft, die sich aus der Wechselwirkung des vom Kopf erzeugten magnetischen Flusses mit den Wirbelströmen in der Grundplatte ergibt, bewegt den Kopf relativ zur Grundplatte.

Das System, ir^dem Kopf und Grundplatte einen Induktionsmotor bilden, hat einige der Vorteile, die oben für den Reaktionsmotor der US-PS 3 376 578 beschrieben wurden. In einem System, in dem Kopf und Grundplatte als Induktionsmotor arbeiten, liegt der Kopf unmittelbar an der Grundplatte, aber in einem gewissen Abstand von dieser, so dass er sich mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit die Grundplatte entlang bewegen lässt;. Ausserdem ist in einem System, in dem Kopf und Grundplatte als Induktionsmotor arbeiten* die Bewegung des Kopfes entlang einer Achse von der Bewegung entlang der anderen Achse unabhängig.

Die Verwendung von Kopf und Grundplatte als Induktionsmotor in dem System der vorliegenden Erfindung bietet bestimmte Vorteile gegenüber dem Reaktionsmotor der US-PS 3 376 578. Durch die Verwendung von Kopf und Grundplatte als Induktionsmotor lässt sich der Motor mit verhältnismässig hoher Leistung/vÜrhältnismässig hohem Wirkungsgrad betreiben. Dieser Faktor ist wichtig, wenn das vom Kopf anzutreibende Ausgangsglied verhältnismässig

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schwer ist. Weiterhin kann sich hiermit der Motor auch verhältnismässig leicht und billig aufbauen.

Ein System mit einem Induktionsmotor hat auch andere Vorteile, Im Gegensatz zum Reaktionsmotor nach der US-PS 3 376 578 hat ein Induktionsmotor keine Permanentmagneten. Wenn also die Spulen im Motor nicht erregt werden, tritt auch keine Kraft zwischen Kopf und Grundplatte auf, die das Abheben des Kopfes . von der Grundplatte hindern könnte. Dies erleichtert Änderungen in der Kopfstellung relativ zur Grundplatte, bevor eine Bewegung des Kopfes relativ zur Grundplatte eingeleitet wird. Ein weiterer Vorteil liegt bei der Ausführungsform als Induktionsmotor darin, dass die Grundplatte sich in wirtschaftlicher Weise aus einem Blech aus kohlenstoffarmem Stahl herstellen lässt, das mit einer dünnen Kupferauflage versehen ist.

Das System in der Ausführungsform als Induktionsmotor hat den Nachteil, dass die Stellung des Kopfes relativ zur Grundplatte nicht durch den Betrieb des Motors selbst anzeigbar ist. Die Erfindung enthält jedoch Mittel, die sich mit dem Kopf bewegen und die Stellung des Kopfes relativ zur Grundplatte entlang einer einzigen Achse oder einem Paar von Koordinatenachsen in jedem Augenblick anzeigen.

Weiterhin sind dem Kopf Mittel zugeordnet, die eine Drehung des Kopfes relativ zur Grundplatte um eine Achse verhindern, die im wesentlichen senkrecht zu der von den Koordinatenachsen aufgespannten Ebene liegt. Die Erfindung weist ebenfalls ein Regelsystem auf, mit dem die Stellung des Kopfes relativ zur Grundplatte geregelt wird.

Anstelle des Induktionsmotors lassen sich andere Motorarten verwenden. Beispielsweise lässt sich ein Hysteresemotor'verwenden. In einem Hysteresemotor erzeugt ein Magnetfluss in einem Element - bzw. dem Kopf - Hystereseeffekte in dem Eisen des anderen Elementes, d.h. hier der Grundplatte. Der Magnetfluss und der

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Hystereseeffekt 'erzeugen eine Kraft, die den Kopf relativ zur Grundplatte bewegt.

Fig. 1 a; ist eine schematische Darstellung einer Ausfuhrungsform der Erfindung mit dem Kopf und der Grundplatte, wobei der Kopf einen Induktionsmotor enthält.

Fig. 1 b zeigt einen aufgebrochenen Schnitt durch eine geänderte Form einer Grundplatte.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Anordnung der Pole und Wicklungen auf dem Kopf relativ zur Grundplatte, mitdenen der Kopf entlang einer Achse relativ zur Grundplatte bewegt wird.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Anordnung der Pole and Wicklungen auf dem Kopf relativ zur Grundplatte, mit denen der Kopf entlang einer zweiten Achse relativ zur Grundplatte bewegt wird.

Fig. 4 zeigt schematisch die von den Anordnungen der FIg₃ 2 und 3 in der Grundplatte erzeugten Wirbelströme.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zum Verhindern einer Drehung relativ zur Grundplatte.

Fig. 6 ist eine vergrösserte Ansicht bestimmter Einzelheiten der Fig. 5.

Fig. 7 ist eine Perspektivansicht der Pole und Wicklungen eines Kopfes und zusätzlicher am Kopf vorgesehener Wicklungen zum Zweck der Stellungsanzeige bei Verwendung einer Grundplatte nach Fig. 2.

Fig. 8a,8b,

8c und 8d zeigen schematisch die Funktion der Anordnung der Fig.7

zur kontinuierlichen Anzeige der Bewegung und Bewegungs-20 9 8 87/0 536

richtung des Kopfes relativ zur Grundplatte.

Fig. 9 ist eine Perspektivansieht eines Kopfes, bei dem eine Drehung relativ zur Grundplatte verhindert ist.

Fig.10 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Anordnung zur Verhinderung einer Drehung des Kopfes reaktiv zur Grundplatte.

Fig.11 ist ein vergrösserter Teilschnitt einiger Elemente der Fig. 10. '

Fig.12 ist ein vergrösserter Teilschnitt einiger weiterer Elemente der Fig. 10.

Fig.13 ist eine Perspektivansicht einer anderen Ausführungsform der "Vorrichtung zur Anzeige der Stellung des Kopfes relativ zur Grundplatte.

Fig. 14 ist eine vereinfachte Perspektivansicht der Vorrichtung nach Fig. 13·

Fig.15 zeigt schematisch ein elektrisches Ersatzschaltbild der Vorrichtung nach den Fig. 13 und 14.

Fig.l6 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit kontinuierlicher Anzeige der Stellung des Kopfes relativ zur Grundplatte.

Fig.17 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer Regelschleife für den Antrieb des Kopfes relativ zur Grundplatte.

Fig.18 ist eine Perspektivansicht einer Luftlagerung, mit der der Kopf von der Grundplatte auf Abstand, aber in deren unmittelbarer Nähe gehalten wird.

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Fig.19 ist eine Ansicht eines Systems mit einer zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung, bei der der Kopf unabhängig translatorische und Drehbewegungen ausführen kann* wobei die translatorische und die Drehbewegung gleichzeitig oder zu unersehiedlichen Zeitpunkten stattfinden kann.

Fig.20 ist eine Seitenansicht einer in der Ausführungsform nach Fig. 19 enthaltenen Vorrichtung, mit der Licht in bestimmter Beziehung zu den im Kopf enthaltenen Zellen geführt werden kann.

Fig.21 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung, mit der. die Geschwindigkeit des Kopfes relativ zur Grundplatte entlang einer bestimmten Achse angezeigt werden kann.

Fig.22 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit Darstellungen des Kopfes und der Grundplatte, wobei der Kopf einen Hysteresemotor aufweist.

Die Erfindung betrifft Motoren, die als Ergebnis einer durch Translation einer magnetomotorischen Kraft verursachten Magnetenergieänderungsgeschwindigkeit eine Kraft erzeugen.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht eine Grundplatte vor> die allgemein mit der Bezugszahl 10 (Fig. 1) bezeichnet ist. Die Grundplatte kann ein ebenes Gebilde sein, das mit einer Schicht 12 aus Weicheisen versehen ist. Auf dieser durchgehenden Weicheisenschicht kann ein durchgehendes Blatt 16 eines elektrisch leitenden Materials - wie z.B. Kupfer -■■ angebracht sein. Vorzugsweise ist das Blatt 16 dünn. Alternativ kann auf der Schicht 12 aus Weicheisen ein Blatt 16 vorgesehen sein, wobei aufdem Blatt im Abstand zueinander einzelne Teile 17 aus. Weicheisen vor-

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gesehen sind, die das Blatt unterbrechen. Diese einzelnen Teile 17 können einteilig mit der Weicheisenschicht 12 sein und sich inseiförmig aus der Schicht 12 erheben. Wenn das Blatt 16 durch die weicheisernen Teile 17 durchbrochen ist, lässt es sich als Gitter betrachten. Die einzelnen voneinander getrennten Weicheisenteile können sich so weit aufwärtserstrecken, dass ihre oberen Flachen im wesentlichen in der geleichen Ebene liegen wie die Oberfläche des Blattes 16. Es ist Jedoch einzusehen, • dass das Blatt 16 auch über der Weicheisenschicht 12 liegen kann, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Es ist ebenfalls einzusehen, dass nur das Blatt 16 eingesetzt zu werden braucht und dass sich die Weicheisenschicht 12 durch ein nichtmagnetisches Material ersetzen lässt.

Das Blatt l6 mit. den diskreten Teilen I7 aus Eisen lässt sich auf verschiedene Weise ausbilden. Als eine Alternative kann man ein durchgehendes Blatt 16 aus Kupfer vorsehen, aus dem die diskreten Teile I7 ausgeätzt sind. Als weitere Alternative können die diskreten Teile I7 aus Eisen als vorstehende Flächenteile vorgesehen werden, zwischen denen das Kupfer aufgebracht wird, das das Blatt 16 bildet.

Ein allgemein mit der Bezugszahl 18 bezeichneter Kopf 18 ist im Abstand zur Grundplatte 10, aber in unmittelbarer Nähe zu ihr angeordnet und kann sich entlang einer einzigen oder eines Paares von Koordinatenachsen bewegen. Der Kopf 18 weist eine Vielzahl von Polen 20 auf, wenn es erforderlich ist, den Kopf entlang einer einzigen Achse relativ zur Grundplatte zu bewegen. Will man den Kopf 18 entlang eines Koordinatenpaares relativ zur Grundplatte 10 bewegen,weist der Kopf weiterhin eine Vielzahl von Polen 22 auf, die entlang der zweiten Koordinatenachse angeordnet sind. Die Pole 20 und 22 lassen sich in Form von Blechpaketen ausbilden, um Wärmeverlustel im Eisen so geringe wie möglich zu halten.

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Der Kopf 18 enthält ein Paar Wicklungen 26 und 28, die voneinander räumlich getrennt sind (vergl. Fig. 2). Die Wicklungen 26 und liegen auf abwechselnden Polen 20 bzw. 22 und werden so erregt, dass ein Magnetfluss zwischen den Polen 20a und 20c, auf denen die Wicklungen 26 und 28 angeordnet sind, verläuft. Die Wicklungen 26 und 28 werden nih einer periodischen Zeitfunktion erregt, die bei einer bestimmten Frequenz - z.B. 60 Hz - eine im wesentlichen konstante Amplitude hat. -

Die Wicklungen 27 und 29 sind analog auf abwechselnden Polen 20b und 2Od angeordnet und werden so erregt, dass ein Magnetfluss " zwischen den Polen 20b und 2Od verläuft. Werden die Wicklungen 26 und 28 periodisch erregt, legt man an die Wicklungen 27 und ebenfalls eine periodische Erregung, die zu der der Wicklungen 26 und 28 um 90 phasenverschoben ist. Die Amplitude der an die Wicklungen 27 und 29 gelegten Signale kann veränderlich sein, um die entlang der ersten Koordinatenachse auf den Kopf ausgeübte Kraft zu steuern. Beispielsweise kann die Erregung der Wicklungen 26 und 28 sinusförmig, die der Wicklungen 27 und 29 cosinusfirmig sein.

Fo^ äie Erregung der Wicklungen 26 und 28 einer periodischen Beziehung wie z.B. der Sinus funktion, un-d die Erregung der Wick- k lungen 27 und 29 einer periodischen, zu ersterer um 90° phasenverschobenen Beziehung, wie z.B. der Cosinusfunktion, bewegt sich das magnetische Feld in Richtung der Pfeile Jl oder 33. Beispielsweise pflanzt sich das magnetische Feld in der Richtung des Pfeiles 31 fort, wenn die Wicklungen 26 und 28 einerseits und die Wicklungen 27 und 29 andererseits nach einer Sinus·- bzw. Cosinusfunktion erregt werden; der resultierende Vektor der Erregung bewegt sich in einer Richtung die Grundplatte entlang. Das magnetische Feld wandert in Richtung des Pfeiles 33, wenn der aus der Erregung der Wicklungen 26 und 28 entlang der Wicklungen 27 und 29 resultierende Vektor sich in zu dem im vorigen Satz beschriebenen Vektor entgegengesetzter Richtung bewegt·

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Bei Erregung der Wicklungen 26 und 28 erzeugen die Pole 20a und 20c den Magnetfluss j$0, der sieh durch die Grundplatte 10 erstreckt. Der Fluss verlauft von einem der Pole 20a bzw. 20c um die W eicheis eisschicht 12 und kehrt in einer geschlossenen Schleife zu dem anderen der Pole 20a bzw. 20c zurück. In gleicher Weise verursacht die Erregung der Micklungen 27 und 29 einen magnetischen Fluss zwischen den Polen 20b und 2Od, der sich dUKh die Grundplatte Ϊ0 hindurch erstreckt. Da der durch die Wicklungen 26 und 28 bzw. 27 und 29 erzeugte Fluss sich auch dujsäi das elektrisch leitende Blatt 16 erstreckt, werden in diesem Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströrae sind in Fig. 4 mit der Bezugszahl 52 angedeutet. Die Wirbelströme 52 und der durch die Wicklungen 26, 28 und 27,29 erzeugte Magnetfluss wirken zusammen,, um eine Kraft zu erzeugen, die im wesentlichen rechtwinklig zu sowohl der Richtung der Wirbelströme 32 und der des Flusses 30 gerichtet ist. Diese Kraft verläuft in einer Richtung, die dem entspricht, was man die " X-Achse¹¹ nennen kann. .

Die Kraft, die eine Bewegung des Kopfes 18 relativ zur Grundplatte 10 entlang der X-Achse verursacht, ergibt sich aus der fortschreitenden zeitlichen Änderung der durch die Wicklungen 26,28 erzeugten Sinus funktion und der durch die Wicklungen 27,29 erzeugten Cosinusfunktion. Beispielsweise haben in einem ersten Zeitpunkt, der dem Winkel 0° entspricht, die Erregungen der Wicklungen 26, 28 einen Wert von sin 0° und erzeugen also keinen Fluss, während die Wicklungen 27,29 einen Wert von cos 0° und somit ein Flussmaximum beitragen. Nach einer gewissen Zeit führen die Wicklungen 26,: 28 einen Wert von sin 45° ~ 0,707 und die Wicklungen 27,29 einen Wert von cos 45° = 0,707 der an den Wicklungen liegenden Maximalamplitude. Der von den Wicklungen 26, 28 und 27,29 erzeugte Magnetfluss ist gegenüber dem im oben erwähnten Zeitpunkt erzeugten stellungsverschoben. Diese Lageverschiebung des Flusses verursacht im Blatt 16 Wirbelströme.¹ Die Wirbelströme im Blatt 16 und der Magnetfluss wirken zusammen und haben eine Kraft zum Ergebnis, die den Kopf in X-Richtung relativ zur Grundplatte beaufschlagt.

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Wie bereits dargelegt, ist die auf den Kopf 18 relativ zur Grundplatte 10 in X-Rlchtung ausgeübte Kraft in jedem Augenblick von der Amplitude der an den Wicklungen 27*29 liegenden Signale abhängig. Indem man die an die Wicklungen 27,29 angelegte Spannung veränderlich macht, kann die Stärke des in der Grundplatte 10 durch die Wicklungen erzeugten Magnetflusses entsprechend verändert werden. Dadurch verändert sich auch die Stärke der im Blatt 16 induzierten Wirbelströme. Auf diese Weise lässt sich die auf den Kopf 18 zwecks Bewegung entlang der X-Achse aufgebrachte Kraft steuern*

Die Richtung der auf dem Kopf 18 aufgebrachten Kraft, um diesen in X-Richtung relativ zur Grundplatte 10 zu bewegen, hängt von der Polarität des an den Wicklungen 27, 29 liegenden Signals ab. Beispielsweise wird eine Kraft in einer Richtung aufgebracht, um den Kopf relativ zur Grundplatte entlang der X-Achse zu bewegen, wenn man die Wicklungen 27, 29 mit einer positiven Cosinus· funktion erregt, und eine Kraft wird in der entgegengesetzten Richtung aufgebracht, um den Kopf 18 relativ zur Grundplatte entlang der X-Achse zu bewegen, wenn man die Windungen 27,29 mit einer negativen Cosinusfunktion erregt.

Die Wechselwirkung zwischen dem Magnetfluss und den Wirbelströmen 32, die ausgenutzt wird, um den Kopf 18 linear relativ zur Grundplatte 10 zu bewegen, ist der Wechselwirkung ähnlich, die in einem rotierenden Motor zwischen dem durch den Ständer erzeugten Magnetfluss und den im Läufer erzeugten Wirbelströmen auftritt. Beim Linearmotor sind jedoch die Ständer- und Läuferfunktionen gegenüber denen des rotierenden Motors vertauscht, da die Spulen und Pole sich auf dem beweglichen Glied und die elektrisch leitende Schicht auf dem stationären Glied befinden.

Die Bewegung des Kopfes relativ zur Grundplatte erfolgt bei einer Geschwindigkeit, deren Maximum etwas kleiner ist als die, mit der der von den Wicklungen 26,28 und 27,29 erzeugte Magnetfluss sich die Grundplatte entlang bewegt. Infolge dieses kleinen Geschwin-

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digkeitsunterschiedes verläuft der Fluss bei der Bewegung des Kopfes relativ zur Grundplatte weiterhin durch das Blatt 16 und verursacht in diesem Wirbelströme einer Frequenz, die der . Differenz zwischen der des Magnetflusses und der Kopfgeschwindigkeit entspricht. Wenn beispielsweise die Flussfrequenz 60 Hz beträgt, kann die Frequenz der Wirbelströme im Blatt 16 etwa 1-2 Hz betragen und zischen -f und +2f liegen, wenn an den Wicklungen 26,28 und 27,29 ein Signal der Frequenz f anliegt.

Die Kraft, die den Kopf 18 relativ zur Grundplatte 10 bewegt, lässt sich ausdrücken als

F = Bi
mit F = Kraft, die den Kopf entlang einer Achse relativ

zur Grundplatte bewegt, B = Flussdichte,

i = Wirbelströme im Blatt 16, .

£= Länge des Blattes l6, über die die Wirbelströme

fliessen.

Die obige Beschreibung bezog sich auf Bewegungen des Kopfes 18 entlang einer bestimmten Achse, z.B. der X-Achse. Es ist jedoch einzusehen, dass entsprechende Anordnungen sich für die Bewegung des Kopfes entlang einer zweiten Achse, z.B. der Y-Achse, relativ zur Grundplatte vorsehen lassen. Beispielsweise können wenn der Kopf entlang der Y-Achse bewegt werden soll, die Pole 22a, 22b, 22c und 22d (Fig. 3) vorgesehen werden. Die Wicklungen 64 und 66 können relativ zueinander angeordnet, auf die Pole 22a und 22c gewickelt und so erregt werden, dass die.Wicklungen einen Fluss nach einer ersten periodischen Funktion - z.B. der Sinusfunktion - liefern. In gleicher Weise können die Wicklungen 65 und 67 aufdie Pole 22b und 22d gewickelt und so erregt werden, dass ein um 90° verschobener Magnetfluss - z.B. nach der Cosinusfunktion - entsteht. Die Wicklungen lassen sich mit in jedem Zeitpunkt mit veränderlicher Amplitude und bestimmter Polarität erregen, um die Bewegungsrichtung und die Beschleuni-

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gung des Kopfesrelativ zur Grundplatte entlang der Y-Achse in jedem Zeitpunkt steuern zu können. Die Wicklungen 64 und 66 und die Wicklungen 65 und 67 erzeugen im Blatt 16 entsprechend dem erzeugten Magnetfluss und dessen Durchgang durch das Blatt 16 und der Weicheisenschicht 12 Wirbelströme, die in -Wechselwirkung mit dem von den Wicklungen 64,66 und 65,67 erzeugten Fluss eine Kraft erzeugen, die den Kopf entsprechend der Wanderung des Stromvektors aus den Wicklungen 64,^ 66 und 65, 67 entlang der Y-Achse bewegen.

Wie ersichtlich, braucht die Grundplatte 10 keine weicheiserne " Schicht 12 aufzuweisen. Das Weicheisen ist lediglich vorteilhaft, da es den Magnetfluss verstärkt. Ein Magnetfluss ergibt sich jedoch lediglich aus der Erregung der Wicklungen 26, 28 und 27,29 und 64, 66 und 65*67* selbst wenn keine magnetische Schicht vorliegt, und dieser Fluss verkettet das Blatt 16 und erzeugt in ihm Wirbelströme.

Die Fig. 5 und6 zeigen eine Ausführungsform für das Verhindern von Kopfdrehungen. Diese Ausführungsform enthält ein Paar Induktionsmotore 100 und 102 zum Antrieb eines hier allgemein mit"l8" bezeichneten Kopfes relativ einer hia· allgemein mit "106" bezeichneten Grundplatte, und zwar entlang eines Paares von Koordinatenachsen, die hier als X-Achse und Y-Achse bezeichnet sind. Der Kopf weist an einem Ende einen Permanentmagneten I08, der Sich zwischen den Aussenpunkten dieses Endes befindet, sowie ein Paar RoJLen 110 beiderseits des Magneten I08 an diesem Ende auf.

Die Rollen 110 liegen an einem Sehenkel einer T-Profilstange aus Weicheisen oder einem mit Weicheisen überzogenem Material an. Die T-Profilstange 112 wird also von Permanentmagneten I08 angezogen und bewegt sich mit dem Kopf 104 in der X-Richtung. Da die Rollen 110 am Schenkel des T-Profils 112 in zwei auf Abstand liegenden Punkten anliegen, kann keine Drehung des Kopfes stattfinden.

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Der andere Schenkel der T-Profilstange 112 liegt in X-Richtung und weist an entgegengesetzten Enden ein Paar Rollen 114 sowie zwischen dieseneinen Permanentmagneten 116 auf, der in unmittelbarer Nähe einer aus Weicheisen hergestellten Schiene 118 liegt» Die Anziehung zwischen dem Magneten 116 und der Schiene 118 in Verbindung mit der Anlage der Rollen Il4 an der Schiene gewährleistet weiterhin, dass der Kopf sich nicht um eine Achse drehen kann, die zu der durch die Koordinatenachsen aufgespannten Ebene im wesentlichen senkrecht liegt.

Wie zuvor beschrieben, kann das elektrisch leitende Blatt 16 durchgehend oder durch diskrete Teile 17 unterbrochen sein. Ein durch diskrete Teile 17 unterbrochenes Blatt 16 hat bestimmte

Vorteile gegenüber einem durchgehenden Blatt. Ein Vorteil liegt darin, dass bei durchbrochenem Blatt 16 die Schicht 12 aus Weicheisen näher am Kopf 18 angeordnet werden kann als bei durchgehenden Blatt 16. Der Luftspalt zwischen dem Kopf 18 und, der Weicheisernen Schicht 12 lässt sich also reduzieren, so dass die Stärke des Mgnetflusses zwischen dem Kopf und der weicheisernen Schicht bei vorgegebener Stromstärke höher ist und der Wirkungsgrad des Motors folglich steigt.

Ein durch diskrete Teile 1? unterbrochenes Blatt 16 hat weitere Vorteile. Wie ersichtlich, lässt sich mit dem oben beschriebenen System zwar eine unabhängige Bewegung entlang der beiden Koordinatenachsen erreichen; es ist jedoch nicht möglich, bei durchgehendem Blatt 16 in jedem Augenblick die Stellung des Kopfes, relativ zur Grundplatte zu bestimmen. In dieser Hinsicht unterscheidet sich dasbeschriebene System von dem der US-PS J5 376 578, da dieses von sich, aus die Bestimmung der Kopfstellung relativ zur Grundplatte gestattet, wenn sich der Kopf entlang der Koordinatenachsen über die Grundplatte bewegt.

Wenn man das Blatt 16 durch die diskreten Teile 17 unterbricht, lassen sich dem Kopf 18 verschiedene mit diesem bewegbare Vorrichtungen zuordnen, die die Bewegung des Kopfes an den diskreten Teilen bzw. den Blattflächen zwischen den diskreten Teilen vorbei

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erfassen. Es lassen sich beispielsweise magnetische Einrichtungen verwenden, um die Bewegung des Kopfes in der X- und der Y-Riehtung bezüglich der diskreten Teile 17 aus Weicheisen einsetzen. Alternativ können Einrichtungen mit anderen Eigenschaften verwendet werden, um die Bewegung des Kopfes in der X- und Y-Richtung an den Flächenteilen vorbei zu erfassen, die zwischen den weicheisernen Inseln liegen. Weiterhin lassen sich Vorrichtungen vor" sehen, die eine Drehung des Kopfes reaktiv zur Grundplatte um eine Achse verhindern, die im wesentlichen senkrecht zu der von den Koordinatenachsen aufgespannten Ebene liegt.

Die Ausführungsform in Fig. 7 spricht auf die Bewegung des Kopfes über die zwischen den weicheisernen Teile 17 liegenden Abschnitte des Kupferblattes 16 an, um in jedem Augenblick die Stellung des Kopfes relativ zur Grundplatte anzuzeigen. Die Ausführungsform der Fig. 7 weist ein Paar Wicklungen 120 und 121 auf, die in Form gedruckter Spulen ausgeführt sein können. Die Wicklungen 120 und 121 bewegen sich mit dem Kopf und liegen in unmittelbarer Nähe des Kupferblattes 16. Sie können jeweils auf den den Polen 20a bzw. 20c der Fig. 2 angeordnet sein, und zwar in einerLage, die den hervorstehenden Enden dieser Pole entspricht. Betrachtet man das Blatt 16 als Sekundärwicklung in dem Sinn, dass darin Wirbelströme erzeugt werden, lassen sich die Wicklungen 121 und 120 als Tertiärwicklung betrachten.

Wenn man die Wicklungen 120 und 121 in unmittelbarer Nähe zu den zwischen den diskreten weicheisernen Teilen 17 liegenden Teilen des Blattes 16 anordnet, reagieren sie auf die in das Blatt 16 induzierten WirbelstÄme. Diese Wirbelströme erzeugen einen magnetischen Fluss, der die Wicklungen 120 und 121 verkettet und in ihnen verhältnismässig hohe Spannungen induziert. Im Gegensatz hierzu ist die in deh Wicklungen 120 und 121 induzierte Spannung niedrig, wenn sie sich in unmittelbarer Nähe der weicheisernen Teile 17 befinden. In den Wicklungen 120 und 121 werden also abwechselnd Spannungen induziert bzw. nicht induziert, wenn sie sich entlang der X-Achse über die Grundplatte bewegen. Dadurch

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werden also bei der Bewegung der Wicklungen 120 und 121 relativ zur Grundplatte in diese periodische Signale induziert.

Die Fig. 8a zeigt aufeinanderfolgende Windungen 120a, 120b, 120c, 12Od usw. der Tertiärwicklung 120 in einer bestimmten Stellung des Kopfes relativ zur Grundplatte. Fig. 8b zeigt die Winungen . 120a, 120b, 120c, 12Od usw. in einer gegenüber der der Fig. 8a versetzten Stellung des Kopfes relativ zur Grundplatte. Fig. 8c zeigt die Windungen 120a, 120b, 120c, 12Od usw. in schemati-scher Form und zeigt weiterhin die Wirbelströme 127 I^ dem einen Teil der Grundplatte bildenden Blatt 16, wenn die Windungen die Lage haben, die in Fig. 8a gezeigt ist. Die Fig. 8d zeigt die Windungen 120a,-120b, 120c, 12Od usw. in schematischer-Form und weiterhin die Wirbelströme 127 in dem einen Teil der Grundplatte bildenden Blatt 16, wenn die Windungen sich in der in Fig. 8b gezeigten Lage befinden.

Wenn der Kopf sich in der in den Figuren 8a und 8c gezeigtenLage befindet, fHessen die Wirbelströme 127 im Blatt 16 an der rechten Kante der Windung 120a der Tertiärwicklung 120. Diese Wirbel-.ströme im Blatt 16 induzieren in der Windung 120a der Tertiärwicklung eine Spannung, die mit dem Pfeil 12J bezeichnet ist. Befindet sich der Kopf jedoch in der in den Fig. 8b und 8d gezeigten Lage, fHessen die Wirbelströme 127 im Blatt 16 an der linken Kante der Windung 120a der Tertiärwic&ung 120. Diese Wirbelströme I27 induzieren in die Windung 120a der Tertiärwicklung eine Spannung, die mit dem Pfeil 125 bezeichnet ist. Wie ersichtlich, ist die Spannung 125 der Spannung 123 entgegengesetzt. Es wird also bei einer Bewegung des Kopfes relativ zur ~^ Grundplatte in die Windung 120a eine elektromotorische Kraft (bzw. Spannung) induziert, die einer periodischen Funktion folgt. <

Die in Fig. 9 gezeigte Ausführungsform weist die Merkmale zum Verhindern einer Kopfdrehung um eine zu der von den Koordinatenachsen aufgespannten Ebene im wesentlichen senkrechte Achse auf.

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In der Ausführungsform der Fig. 9 ist entlang der X-Achse eine Vielzahl von Polen 122, 124, 126 und 128 angeordnet, auf denen sich die Wicklungen I30, 132, 134 und I36 befinden. Die Wicklun-. gen Γ30 und 134 sind so in Reihe geschaltet, dass ein magnetischer Fluss in einem geschlossenen Kreislauf in den Pol 122 hinein und aus dem Pol 126 heraus fliesst. In gleicher Weise sind die Wicklungen 1^2 und I36 in Reihe geschaltet, so dass ein magnetischer Fluss in einem geschlossenen Kreislauf in den Pol 124 hinein und aus dem Pol 128 heraus fHessen kann. Die Wicklungen I30 und 134 liefern eine periodische Funktion wie~ beispielsweise ein Sinussignal, die Wicklungen I32 und I36 eine hierzu um 90° ' ψ phasenverschobene Funktion wie beispielsweise ein Cosinussignal. Indem sie beispielswi^se ein Sinussignal und ein Cosinussignal liefern, lässt sich eine Bewegung des Kopfes entlang der X-Achse relativ zur Grundplatte erreichen. Auf den Polen I30 und 134 sind die Tertiärwicklungen 139 und l40 vorgesehen, indie Spannungen induziert werden, wenn die Pole sich in der Nähe des Blattes 16 befinden; dies geschieht in ähnlicher Weise, wie es oben unter Bezug auf die Fig. 7 ^und 8 beschrieben wurde. Wenn die Primärwicklungen Signale der Frequenz erhalten, ist die in der Tertiärwicklung I39 induzierte Spannung E . sin (A) t . sin 2 77- x/p, wobei χ die Verschiebung des Kopfes entlang der X-Achse und ρ *die Teilung ist, d.h. der Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier aufeinanderfolgender diskreter Teile 17.In gleicher Weise lässt sich die in der Wicklung l40 induzierte Spannung als E . sinlAjt . cos 2ifx/p ausdrücken. Tertiärwicklungen lassen sich auto - ähnlich wie oben für die Fig. 7 erläutert - auf den Polen 132 und I36 anordnen.

Die Ausführungsform der Fig. 9 zeigt für die Y-Achse ein Paar auf Abstand liegender Anordnungen, die allgemein mit den Bezugszahlen l40 und ΐ4/ί2 bezeichnet sind. Jede der Anordnungen l40 und 142 ist ähnlich aufgebaut, wie es oben für die Anordnungen für die X-Achse beschrieben ist. Eine Tertiärwicklung 144 ist auf einem Pol l40a an einem Ende der Anordnung I4o angeordnet, und eine Tertiärwicklung 145 kann auf einem Pol l40c der Anord-

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nung 14O vorgesehen sein. Die Tertiärwicklungen 144 und 145 können sich auf den freiliegenden Enden der zugehörigen Pole befinden. In ähnlicher Weise ist eine Tertiärwicklung 146 auf einem Pol l42d am dem Pol l40a entgegengesetzten Ende der Anordnung 142 und eine Tertiärwicklung 147 auf einem Pol l42b der Anordnung 142 angeordnet. Die Tertiärwieklungen 144 und 146 sind parallel geschaltet, und auehdie Tertiärwicklungen 145 und 147 können parallel geschaltet sein. Indem man die Wicklungen in dieser Art diagonal über den Kopf miteinander verbindet, verursacht jede Drehung des Kopfes um eine zu der von der X- und der Y-Achse aufgespannten Ebene senkrechte Achse eine Induktionsspannung in den Wicklungen 144, 146 und 145, l4'7« Diese Spannungen erzeugen Ströme, in den Wicklungen 144 und 146, die so gerichtet sind, dass sich Kräftepaare ergeben, die einer solchen Drehung entgegenwirken. In gleicher Weise erzeugen die Spannungen in den Wicklungen 145, 147 Ströme, die so gerichtet sind, dass sich Kräftepaare ergeben, die einer unerwünschten Drehung entgegenwirken. Auf diese Weise wird der Kopf parallel zu der X- und der Y-Achse gehalten - ein Effekt, der erwünscht ist, um zu gewährleisten, dass die Bewegung in jeder Stellung des Kopfes immer über die gewünschten Abschnitte entlang der X- und Y-Achse erfolgt.

Es ist einzusehen, dass andere Wicklungen auf den Anordnungen und 142 diagonal miteinander verbunden werden können, wie es oben für die Wicklungen 144 und 146 beschrieben ist, umdie drehungsverhindernde Wirkung zu verstärken. Beispielsweise können Tertiärwicklungen auf dem anderen Polpaar der Anordnungen l40 und 142 angeordnet und entsprechend den· Wicklungen 144, 146 und . 145, 147 miteinander verbunden sein. Weiterhin lässt sich ein Paar Polanordnungen für die X-Achse in gleicher Weise wie die Polanordnungen>14O und l42 für die Y-Achse vorsehen, und Tertiärwicklungen auf diesen Po!anordnungen können über Kreuz verbunden, wer den, wie es oben für die Polanordnungen 14Ö und 142 beschrieben ist.

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Die Ausführungsform der Fig. 10, 11 und 12 wirkt ebenfalls einer Drehung des Kopfes relativ zur Grundplatte um eine zu der von der X- und der Y-Achse aufgespannten Ebene senkrechte Achse entgegen. Der Kopf 104 weist die Induktionsmotoren 100 und 102 wie in der Ausführungsform nach Pig. 5 und 6 auf. Zwei Lager 220 sind auf Abstand zueinander angeordnet. Die Lager 220 tragen eine Welle 222, die sich in ihnen drehen kann. Die Welle 222 trägt ihrerseits an jedem der beiden Enden ein Paar Halbräder 224, bei denen es sich um Permanentmagneten handelt und die Zähne 226 aufweisen. Die Abmessungen der Zähne 226 entsprechen dem Abstand der eisernen diskreten Teile 17 im leitenden Blatt 16. Bei Bewegung des Kopfes 18 in X-Richtung drehen sich die magnetischen Zähne 226 und nähern sich den diskreten Teilen 17 des leitenden Blattes 16. Die Welle 2.22 kann man als entlang der X-Achse bewegbar und entlang der Y-Achse gerichtet betrachten, wenn sie genau eingestellt ist. Ist die Welle 222 genau mit der Y-Achse ausgerichtet, entstehen keine Kräfte, die die Lg"e der Welle ändern könnten, da die magnetischen Halbräder 224 an ihren Enden mit gleichen Kräften beaufschlagt werden. Wenn die Welle 222 sich jedoch auch ihrer Normallage entfeimt, entstehen Tangentialkräfte, deren resultierendes Kräftepaar die Ausrichtung wieder herstellt. Ein solches Kräftepaar entsteht besonders dann, wenn eines der Halbräder sich in unmittelbarer Nähe des Kupferblattes 16 und das ande^ Halbrad sich in unnrfflbelbarer Nähe eines der diskre>en Teile 17 befindet. Mit der Welle 22 lässt sich ein Prüzisionspotentiometer oder ein anderer Analog- oder^ Higiisifühler 228 koppeln, derdie Drehung 'der Welle und damit die Bewegung des Kopfes relativ zur Grundplatte erfasst.

Die Fig. 13, 14 und 15 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Anordnung zur kontinuierlichen Erfassung der Stellung des Kopfes relativ zur Grundplatte. Diese Ausführungsform enthält ein erstes Glied 230 in Form eines umgekehrten U, das aus geeignetem .ferromagnetischem Material - wie z.B. einem Ferrit oder einem Weicheisenblechpaket - besteht. Ein zweites Glied 232, das in Form und Aufbau dem ersfen Glied 230 entspricht, ist parallel und auf

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Abstand zu diesem angeordnet. Die Oberteile der Glieder 250 und 2^2 sind durch ein Querglied 234 verbunden, das ebenfalls aus einem ferromagnetischem Material wie einem Ferrit oder einem Weicheisenblechpaket besteht; es erhält die Lage der Glieder 2J5O und 232 relativ zueinander aufrecht.

Auf dem Querglied 2JiJ- befindet sich eine Wicklung 234, und die Schenkel 230a und 230b des Gliedes 230 tragen die Windungen 238 .bzw. 240, die in Reihe geschaltet sind. Auch die Schenkel 230a und 230b können aus ferromagnetischem Material wie z.B. efriem Ferrit oder einem Weicheisenblechpaket - gefertigt sein. Auf den Schenkeln 232a und 232b des Gliedes 232 befinden sich die Wicklungen 242 und 244, die in Reihe geschaltet sind. Wird die Primärwicklung mit einem periodischen Signal erregt, wird in die Wicklungen 238, 240 eine periodische Spannung - wie z.B. eine mit sinusförmiger Hüllkurve - induilgert, und in die Wicklungen 242 und 244 wird eine periodische Spannung wie z.B. eine mit cosinusförmiger Hüllkurve - induziert.

Die Schenkel 230 und 232 bewegen sich mit dem Kopf wie beispielsweise dem Kopf 18 der Fig. 1.-5. Die Schenkel 230 und 232 tragen Zahnungen 248, die vorzugsweise mit Jeweils gleichem Abstand ^angeordnet sind und voneinander durch Aussparungen getrennt sind. DiesSohenkel sindrelativ zu einer Grundplatte 250 bewegbar, die aus einem-magnetischem Gitter besteht, das aus dem Blatt 16 und den diskreten^Teiri&XL I7 aus Weicheisen besteht. Der Abstand zwischen den Zähnen 248 kann dem Abstand zwischen den weicheisernen diskreten Teilen I7 entsprechen. Die Zähne 248 auf dem Schenkel 230a unterscheiden sich in ihrer Lage relativ zu den diskreten Teilen I7 der Grundplatte von den Zahnen 248 des Schenkels 230b. In ähnlicher Weise sinddie Zähne 248 aufdem Schenkel 232a anders zu den diskreten Teilen 17 auf der Grundplatte angeordnet als die Zähne 248 auf dem Schenkel 232b. Die Anordnung der Zahnungen auf den Schenkeln 230a, 230b relativ zu den diskreten Teilen 17 der Grundplatte kann der in den US-PSn 3 376 578 ader 3 457 482 entsprechen.

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Wird die Primärwicklung 230 erregt, verläuft ein magnetischer Fluss zwischen den Zähnen 248 der jeweiligen Schenkel - wie z.B. den Schenkeln 230 -. und den diskreten Teilen 17 auf der . Grundplatte 250. In bestimmten Lagen der Schenkel 230ä, 230b relativ zu den diskreten Teilen 17 der Grundplatte verläuft der grösste Teil des von der Primärwicklung 236 erzeugten magnetischen Flusses bei Erregung der Pole 230 und 230b durch den Schenkel 230a und die Grundplatte 250. Dadurch wird in die Wicklung 238 eine hohe Spannung induziert. In anderen Lagen der Schenkel 230a, 230b relativ zu der Weicheisenschicht aif der Grundplatte verläuft fast der gesamte magnetische Fluss bei f Erregung der Primärwicklung .236 durch den Schenkel 230b und die Grundplatte und induziert in die Wicklung 240 eine hohe Spannung. In weiteren Lagen der Schenkel 230a, 230b relativ zur Grundplatte verteilt sich der Magnetfluss auf beide Schenkel 230a, 230b und induziert eine Spannung in die Wicklungen 238 und 240» Obgleich dies eine vereinfachte Erläuterung der Funktion des in den Fig. 13, 14 und 15 gezeigten Systems ist, ist einzusehen, dass die in die verschiedenen Wicklungen induzierten Spannungen als analog anzusehen sind und dass das System als Analogsystem arbeitet.

Die Summe der durch die Schenkel 230a und 230b verlaufenden magnetischen Flüsse ist in jeder Stellung der Schenkel relativ zur Grundplatte im wesentlichen konstant, weil die Permeanz bzw. Reluktanz der Schenkel 230a, 230b relativ zur Grundplatte 250 zusammen mit dieser im wesentlichen konstant bleibt. Ein ähnlicher Zusammenhang besteht für den Fluss aus $en Schenkeln 232a, 232b zur Grundplatte 250, so dass der in jeder Lage der Schenkel 232a, 232b relativ zur Grundplatte durch diese verlaufende magnetische Fluss im wesentlichen konstant bleibt.

Fig. 15 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild der obenbeschriebenen Ausführungsform. Dieses Ersatzschaltbild enthält eine Signalquelle 260, die der durch die Wicklung 236 erzeugten magnetomotorischen Kraft entspricht. Entsprechend dem elektrischen Ersatzschaltbild der Fig. 15 wird in den Schenkeln, mit den

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Widerständen 262, 264 ein Signal erzeugt, dass angenähert einer periodischen Funktion - wie z.B. der Sinusfunktion - folgt, während ein hierzu um 90° phasenverschobenes Signal - wie z.B. eine Cosfuswelle - in den Schenkeln mit den Widerständen.266 und 268 auftritt. Die Widerstände 262, 264, 266, 268 entsprechen der veränderlichen Reluktanz zwischen den Schenkeln 2JOa, 230b und der Grundplatte 250 sowie den Schenkeln 232a^ 232b und der Grundplatte 250. Die Signale mit derartigen periodischen Punktion

- wie z.B. Sinus- und Cosinuswellen - werden erzeugt, um sowohl die Verschiebung des Kopfes als auch deren Richtung relativ zur Grundplatte entlang der X-Achse zu bestimmen.

Die Anordnung der Fig. 13* 14 und 15 bietet eine Anzeige der Bewegung des Kopfes relativ zur Grundplatte entlang einer einzigen Achse wie z.B. der. X-Achse. Eine der den Fig. 13* 14 und ähnliche Anordnung lässtsich verwenden, um die Verschiebung des Kopfes relativ zur Grundplatte entlang einer anderen Achse

- wie z.B. der Y-Achse - festzustellen.

Verwendet man ein durchgehendes Blatt 16, lassen sich am Kopf verschiedene Vorrichtungen vorsehen, um die Bewegung des Kopfes relativ zur Grundplatte zu erfassen. Ein Kopf 300 (Fig. 16) kann z.B. ein Paar Laser 30I, 302 tragen. Der Laser 30I richtet einen Strahl auf eine Vielzahl von optischen Einrichtungen 306, die auf der Grundplatte in Jeweils gleichen Abständen entlang der X-Achse angeordnet sind. Bei der Bewegung des Kopfes entlang " der X-Achse trifft der Strahl des Lasers 30I auf bestimmte der Einrichtungen 306 und erzeugt so eine Anzeige der Kopfstellung bezüglich der X-Achse. In gleicher Weise lässt sich eine Vielzahl von optischen Einrichtungen 308 auf der Grundplatte in jeweils gleichen Abständen bezüglich der Y-Achse anordnen. Bei einer Bewegung des Kopfes in Richtung der Y-Achse trifft der Strahl des Lasers 302 auf bestimmte der Einrichtungen 308 und erzeugt so eine Anzeige der Stellung des Kopfes bezüglich der Y-Achse, Geeignete Mittel lassen sich vorsehen, um eine Drehung des Kopfes um eine zu der von der X- und der Y-Achse aufgespannten Ebane im wesentlichen senkrechte Achse zu verhindern.

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Die Fig. 17 zeigt ein Regelsystem zum Antrieb eines Kopfes, der allgemein mit der Bezugszahl 401 bezeichnet ist,· relativ zu einer Grundplatte. Die Ausführungsform der Fig. 17 sorgt nicht nur für den Antrieb des Kopfes relativ zur Grundplatte, sondern verhindert auch eine Drehung des Kopfes relativ zur Grundplatte.

In der Aus führungs form der Fig. 17 werden Signale, die die erwünschte Bewegung des Kopfes relativ zur Grundplatte entlang der X-Achse darstellen, auf eine Leitung 400 gegeben, um den Kopf in .einer Richtung zu treiben, und auf eine Leitung 402, um den Kopf in der entgegengesetzten Richtung zu treiben. Die Signale auf den Leitungen 400 und 4θ2 gelangen zu einem Addier-Subtrahier-Zähler 4o4, der je nach dem Vorliegen von Signalen auf den Leitungen 400 und 402 addiert oder subtrahiert.

Me Signale aus dem Addier-Subtrahier-Zähler 4o4 gelangen zu einem Digital-Analog-Konverter 4o6, dessen analoges Ausgangssignal der Verstärker 4o8 verstärkt. Die Ausgangssignale des Leistungsverstärkers 4o8 werden auf eine Anordnung 410 - wie beispiels- weise die Wicklungen der Fig. 2 - gegeben, um den Kopf entlang der X-Achse anzutreiben. Die sich ergebende Bewegung des Kopfes entlang der X-Achse wird vom Fühler 411 erfasst, der Signale an eine Richtungserfassungslogik 412 abgibt, die die Richtung und Grosse einer solchen Verschiebung bestimmt. Die Ausgangssignale der Richtungserfassungslogik 412 werden wieder auf den Addier-Subtrahier-Zähler 4o4 gegeben und dort von den auf den Leitungen 400 und 402 am Zähler liegenden Signalen subtrahiert. Auf diese Weise liefert der Zähler 4o4 in jedem. AugÄlick eine Anzeige .der Differenz zwischen der Ist- und der Soll-Lage des Kopfes relativ zur Grundplatte entlang der X-Achse. Diese Differenz wird ausgenutzt, um Kräfte auf den Kopf auszuüben und ihn relativ zur Grundplatte so bewegen, dass die Istbewegung der Sollbewegung entspricht.

In gleicher. Weise sind die Eingangs leitungen 420 und 422 vorgesehen, um Signale aufzunehmen, die die gewünschte Verschiebung

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entlang der Y-Achse darstellen. Diese Leitungen befinden sich in einer Regelschleife für die Y-Achse, die der oben für die X-Achse beschriebenen entspricht. Die Regelschleife enthält einen Addier-Subträhier-Zähler 424, einen Digital/Analog-Konverter 426, eine Antriebsanordnung 428, eine Füllvorrichtung 4j5Ö und eine Richtungserfassungslogik 4j52. Diese Regelsehlelfe erzeugt Kräfte, die auf den Kopf ausgeübt werden, um ihn entsprechend den Stellsignalen auf den Leitungen 420 und 424 in der Y-Richtun'g zu bewegen.

Der Addier/Subtrahier-Zähler 440 erhalt auch die Signale der Leitungen 420 und 422. Die SignCe aus dem Zähler 440 werden durch einen Digital/Analog-Konverter 442 analogisiert, sodann verstärkt und auf eine Antriebsanordnung 444 gegeben. Es kann eine kühleinrichtung 446 vorgesehen werden, um die Bewegung des Kopfes entlang der Y-Achse in der Fühlerstellung zu erfassen. Die Ausgangssignale der Pühleinriehtung 446 können auf eine Richtungserfassungslogik 448 gegeben werden, die die Richtung und Grosse der Bewegung des Kopfes erfasst und Signale an den Zähler 440 abgibt, um die weitere Bewegung des Kopfes zu steuern.

Wenn der Kopf nicht gedreht wird, entspricht die von der Fühleinrichtung 4^0 erfasste Bewegung der durch die Fühleinrichtung 446 erfassten, was bedeutet, dass der durch die Anordnung 428 ausgeführte Antrieb dem der Anordnung 444 im wesentlichen gleich ist. Wenn der Kopf sich jedoch um eine Achse gedreht hat, die zu der durch die erste und zweite Achse aufgespannten Ebene im wesentlichen senkrecht liegt, ist die durch die Fühleinrichtung 430 erfasste Stellunjgrösse der von der Fühleinrichtung 444 erfassten nicht gleich, ..und die Anordnung 428 liefert also einen anderen Antrieb in Richtung der Y-Achse als die Anordnung 444. Dieser Unterschied resultiert in einer Drehung des Kopfes, die der vorherigen entgegenwirkt.

Es ist einzusehen, dass die Anordnung nach Fig. 9 ebenfalls verwendet werden kann, um eine Drehung des Kopfes relativ zur Grundplatte um eine zu der von der X- und der Y-Achse aufgespänn-G m

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Ebene senkrechte Achse zu korrigieren. Bei Einsatz der Anordnung nach Pig. 9 lassen sich die Eingangs leitungen 400 und 4ö2, der Addier/Subtrahier-Zähler 4θ4, der Digital/Analog-Konverter 4o6, - der Verstärker 4θ8, die Antriebsanordnung 410, die Fuhleinriehtung 411 und die Richtungserfassungslogik 412 wie oben für die X-Achse vorsehen. Die Fühleinrichtungen 4ll können jedoch in Form der in Fig. 9 dargestellten Tertiärwicklungen vorliegen«

Entsprechende Vorrichtungen lassen sich für die Y-Achse vorsehen. Für die Y-Achse können die Antriebsanordnungen 428 und 44 in einer in der Fig. 9 dargestellten und oben beschriebenen Weise über Kreuz verbunden sein» Bei Verwendung der Anordnung nach Fig. 9 ersetzen die Tertiärwicklungen - wie z.B. die Wicklungen 144, 146 und 146,147 der Fig. 9 - die Fühleinrichtungen 430, 446. Diese Wicklungen liefern die periodischen Signale mit 90° Phasenabstand wie z.B. ein Sinus- und ein Cosinussignal.

Eine Luftlageranordnung lässt sich vorsehen, um den Kopf in unmittelbarer Nähe der Grundplatte, jedoch von dieser auf Abstand zu halten. Eine solche Luftlagerung kann verschiedene Formen annehmen, wobei eine in der Fig. 18 gezeigt ist. Die Luftlager-" anordnung weist eine Steuerleitung 500 auf, die Druckluft führt. Das in die Steuerleitung 500 eingeführte Strömungsmittel strömt durch vier Öffnungen 502 in der der Grundplatte zugewandten Oberfläche des Kopfes. Diese Öffnungen 502 können sich in einem Hohlraum 504 befinden, der einige Tausendstel Zoll (einige Hundertstel Millimeter) tief ist. Auf diese Weise strömt die Druckluft aus der Steuerleitung 500, durch die Öffnung 502 und an der Oberfläche zwischen Kopf und Grundplatte entlang, so dass der Kopf in einem kleinen Abstand von der Grundplatte zu liegen kommt.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden Mittel vorgesehen, um eine Drehung des Kopfes zuverhindern. Wie jedoch einzusehen ist, kann es zuweilen erwünscht sein, den Kopf zu drehen. Es kann z.B. erwünscht sein, den Kopf aus einer ersten Stellung in einer ersten Richtung in eine zweite Stellung zu bringen, so dass die Bewegung bei in die erste Richtung weisendem Kopf entlang

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der X- und der Y-Achse sfolgt. Es kann sodann erwünscht sein, den Kopf indieser zweiten Stellung zu drehen, so dass er in eine zweite Richtung, die ungleich der ersten ist, weist, Es kann weiterhin erwünscht sein, den Kopf nunmehr in der zweiten Richtung aus der zweiten Stellung in eine dritte Stellung zu brlgen, die von der zweiten Stellung entfernt liegt. Es kann ebenso erwünscht sein, den Kopf während einer Bewegung von einen Punkt zu einem anderen zu drehen.

In der Ausführungsform der Fig. 19 und 20 weist die Anordnung nach Fig. 1 ein elektrisch leitendes Blatt 16 auf. Das Blatt 16 kann mit in gleichen Abständen angeordneten Streifen 600 einer ersten Farbe - z.B.. grün - versehen sein, die entlang der . X-Achse angeordnet sind. Weiterhin kanndas Blatt 16 mit in gleichen Abstand angeordneten Streifen 602 einer zweiten Farbe - wie .. z.B. rot - versehen sein, die entlang der Y-Achse angeordnet sind. Wenn es erwünscht ist, von einer ersten Stellung zu einer zweiten Stellung zu laufen, wird die Bewegungsrichtung gesteuert durch das Verhältnis der roten Linien zu den grünen Linien, über die der Kopf 603 sich bewegt.

Ein allgemein mit .der Bezugszahl 6Oj5 bezeichneter Kopf ist in unmittelbarer Nähe zur Grundplatte angeordnet, wie es oben beschrieben ist. Der Kopf kann mit einem esten Induktionsmotor 60h versehen sein, der sich in einer Ecke des Kopfes befindet, um diesen entlang der X-Achse zu bewegen. Der Kopf kann ebenfalls mit einem zweiten Induktionsmotor 6o6 versehen sein, der sich in der diagonal gegenüberliegenden.Ecke des Kopfes befindet, um diesen die X-Achse entlang zu bewegen. Der Kopf kann weiterhin mit einem dritten Induktionsmotor 6o8 versehen sein, der den Kopf entlang der Y-Achse bewegen soll.

Die Induktionsmotore 6(A, 606 gleichen einander im Aufbau. Jeder von ihnen kann beispielsweise ein erstes Paar zueinander auf Abstand liegender Zellen aufweisen, die auf die roten Linien ansprechen, sowie ein zweites Paar zueinander auf Abstand liegender Zellen, die auf die grünen Linien ansprechen. Insbesondere kann

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für den Induktionsmotor 6o4 eine Lampe 610 vorgesehen und ihr eine Linse 612 zugeordnet werden,.um Licht auf die grünen Streifen 600 zu fokussieren. Das von den grünen Streifen 600 reflektierte Licht gelangt durch die Linse 6l4 zu einem Paar von Zellen 616, 618, die in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, um eine bestimmte Phasenbeziehung - wie z.B. einen Phasenunterschied von 90° - zu erzeugen. Eine der Zellen kann eine rote Zelle, die andere eine grüne Zelle sein. Die Zelle 6l6 kann beispielsweise ein Sinussignal und die Zelle 6l8 ein Cosinussignal liefern. Ähnliche Anordnungen lassen sich für die roten und grünen Zellen für den Induktionsmotor 6o4, für die roten und grünen Zellen im Induktionsmotor 606, für die roten und grünen Zellen im Induktionsmotor 6o6 und für die roten und grünen Zellen im Motor 6o8 vorsehen. · .

Den Induktionsmotoren 6O4 und 606 und 60S wird ein Computer 620 zugeordnet, der die von den dem Motor zugeordneten Zellenpaaren gelieferten Signale verarbeitet.

Ist es erwünscht, den Kopf linear au£j einer ersten Stellung heraus zu bewegen, werden die Signale der Zellen durch den Computer 620 In einer ersten bestimmten Beziehung kombiniert, um eine lineare Bewegung des Kopfes 603 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung zu bewirken. Soll der Kopf in der zweiten Stellung gedreht werden, kombiniert der Computer 620 die Signale der Zellen in einer zweiten Beziehung, um eine Drehbewegung der Zellen um einen festen Punkt als Drehmittelpunkt zu erzeugen. Der Kopf 605 kann sodann linear aus der zweiten Stellung in eine dritte Stellung übergeführt werden. Wie einzusehen ist, lassen sich die Signale der Zellen durch den Computer auch nach der ersten und zweiten Beziehung gleichzeitig kombinieren, um eine gleichzeitige lineare und eine Drehbewegung des Kopfes zu bewirken. Es ist ebenfalls einzusehen, dass der Kopf durch die Ausfüh- rungsform nach Fig. 19 und 20 gleichzeitig auf einer gekrümmten Bahn geführt und gedreht werden kann.

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21B2Q39

Die Flg. 21 zeigt eine Anordnung in einem Induktionsmotor zur Anzeige der Bewegungsgeschwindigkeit eines Kopfes relativ zu einer Grundplatte entlang einer bestimmten Achse. Der Kopf weist dabei ein Paar Primärwicklungen 650, 652 auf, die aufden Polen 65^ bzw. 656 angeordnet sind. Diese Pole liegen in X-Richtung zueinander auf Abstand. Die Primärwicklungen 650, 652 werden mit einem Signal der Frequenz Luerregt. Dieses Signal verurs^ht Wirbelstrb'me in einer Grundplatte 660, die vom Kopf auf Abstand, aber in dessen unmittelbarer Nähe angeordnet ist. Die Wirbelströme induzieren ihrerseits Signale in die Wicklungen 662, 664, die auf den Polen 666 bzw. 668 angeordnet sind. Die Wicklungen 662, 664 sind in Reihe geschaltet, um ein periodisches Signal ^r = K. sinU^t . dx/dt mit χ = Verschiebung des Kopfes entlang der X-Achse, dx/dt = Geschwindigkeit des Kopfes entlang der X-Achse und K = const. Es ist einzuJhen, dass einer der in Fig. 21 dargestellten ähnliche Anordnung vorgesehen werden kann, um die Kopfgeschwindigkeit in Y-Richtung anzuzeigen.

Die Erfindung umfasst ebenfalls die Verwendung eines Hysteresemotors, wie in Fig. 22 gezeigt. Der Hysteresemotor kann einen Kopf aufweisen, der im Aufbau dem in Fig. 2 und 3 für einen Induktionsmotor gezeigten entspricht. Die Grundplatte kann jedoch aus einem festen Blech 700 aus härtbarem Stahl bestehen - beispielsweise aus mit Kobalt legiertem Eisen wie z.B. Chromstahl mit 15 % Kobalt. Eine in dieser Weise ausgebildete Grundplatte stellt einen schwach permanentmagnetisq|ie^ Magneten dar. Erzeugt nun der Kopf einen Magnetfluss mit einem sich verschiebenden Vektor, erfolgt eine magnetische Hysterese des Restmagnetisierungszustandes in der Grundplatte. Mit dem durch den Kopf erzeugten Fluss kombiniert, erzeugt diese magnetische Hysterese Kräfte, die den Kopf beaufschlagen und ihn relativ zur Grundplatte bewegen.

Obgleich indieser Anmeldung die Offenbarung und Erläuterung sich auf bestimmte Anwendungsfälle beziehen, lassen sich die zugrunde liegenden Prinzipien auf zahlreiche andere Fälle anwenden* die für die Fachwelt offensichtlich sind. Die Erfindung 1st also als

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nur durch den Umfang der nachfolgenden Ansprüche begrenzt aufzufassen.

- Patentansprüche -■

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Claims

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Patent.a n-s ρ r Ü c h e ϊ

"LJ In einem System zur Erzeugung einer gesteuerten Relativbewegung zwischen zwei Gliedern entlang einer ersten und einer zweiten Koordinatenachse die Kombination aus:

einem ersten Glied mit magnetisierbaren Eigenschaften,

einem zweiten Glied, das so relativ zum ersten Glied angeordnet ist, das zwischen dem ersten und dem zweiten Glied eine unabhängige Verschiebung entlang der ersten und der zweiten Achse stattfinden kann, '

einer ersten, auf dem ersten Glied angebrachten Vorrichtung, , um einen Magnetfluss zu erzeugen, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Glied in einer ersten Richtung vektorieller Translation bezüglich der ersten Koordinatenachse erstreckt,

einer zweiten, auf dem ersten Glied angebrachten Vorrichtung, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen, der sich zwischen dem . ersten und dem zweiten Glied in einer zweiten Richtung vektorieller Translation bezüglich der zweiten Koordinatenachse erstreckt, und .

einer dritten, auf dem zweiten Glied angebrachten Vorrichtung, die auf die magnetischen Flüsse vekfcrieller Translation, die die erste und zweite Vorrichtung erzeugen, anspricht, um in dieser Vorrichtung Energieänderungen hervorzurufen, die mit den vektoriellen Änderungen des magnetischen Flusses zusammenarbeiten,

w
um auf das erste Glied relativ zum zeiten Glied entlang der ersten und der zweiten Koordinatenachse wirkende Kräfte hervorzurufen.

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2. System nach Anspruch 1, in dem die dritte Vorrichtung leitend ist und auf den magnetischen Fluss vektorieller Translation, den die erste Vorrichtung erzeugt, anspricht, um in der leitenden Vorrichtung einen quer zu der ersten Richtung gerichteten Strom zu erzeugen, der mit den vektoriellen Änderungen des magnetischen Flusses zusammenwirkt, indem er eine auf das erste Glied relativ zum zweiten Glied wirkende und in Richtung der ersten Koordinatenachse gerichtete Kraft erzeugt, wobei die leitende Vorrichtung auf den magnetischen Fluss der zweiten Vorrichtung anspricht, um in der leitenden Vorrichtung einen Strom zu erzeugen, der quer zu der zweiten Richtung verläuft und mit den vektoriellen Ä'nderungen des magnetischen Flusses zusammenwirkt, indem er eine Kraft auf das erste Glied relativ zum zweiten Glied in Richtung der zweiten Koordinatenachse ausübt.
3. System nach Anspruch 1, in dem die dritte Vorrichtung auf den von der ersten und der zweiten Vorrichtung erzeugten magnetischen Fluss vektorieller Translation anspricht, um einen Restmagnetisierungszustand in dem zweiten Glied hervorzurufen, der mit den vektcriellen Änderungen des magnetischen Flusses zusammenwirkt, indem auf das erste Glied relativ zum zweiten Glied eine Kraft ausgeübt wird, die das erste Glied relativ zum zweiten Glied in Richtung der ersten und zweiten Koordfktenachse bewegt.
4. System nach Anspruch 1 mit einer ersten, mit der dritten zusammenwirkenden Vorrichtung, um die Verschiebung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung der ersten Koordinatenachse anzuzeigen, und mit einer zweiten, mit der dritten zusammenwirkenden Varichtung, um die Verschiebung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung der zweiten Koordinatenachse anzuzeigen.
5. System nach Anspruch 2, mit einer auf dem ersten Glied angeordneten und auf die in der leitenden Vorrichtung erzeugten Wirbelströme ansprechenden Einrichtung, die jede Drehung der ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied um eine Achse, die im wesentlichen senkrecht ist zu der von der ersten und der zweiten Koordina-

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tenachse aufgespannten Ebene, verhindert,
6, System nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Glied ebenflächig sind.
7« In einem System zur Erzeugung einer gesteuerten Relativbewegung zwischen zwei Gliedern in Richtung einer ersten und einer zweiten Koordinatenachse die Kombination aus:

einem ersten Glied mit magnetisierbaren Eigenschaften, einem zweiten Glied, das in unmittelbarer Nähe des ersten Gliedes angeordnet ist, so dass eine unabhängige Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Glied in Richtung der ersten und zweiten Koordinatenachse stattfinden kann,

einer ersten Vorrichtung, die auf dem ersten oder zweiten Glied angeordnet ist, um einen in einer ersten Richtung verlaufenden magnetischen Fluss vektorieller Translation zwischen dem ersten und dem zweiten Glied zu erzeugen,

einer zweiten Vorrichtung, die auf dem ersten oder zweiten Glied angeordnet ist, um in dem ersten oder dem zweiten Glied einen magnetischen Fluss vektorieller Translation in einer zweiten Richtung zu erzeugen, die senkrecht zur ersten Richtung liegt,

einer dritten Vorrichtung, die auf den jeweils andern, zweiten oder ersten Glied angeordnet ist und auf den magnetischen Fluss vektorieller Translation in der ersten Richtung im zweiten Glied anspricht, um in diesem Energieänderungen zu verursachen, die mit dem Fluss vektorieller Translation in der ersten Richtung zusammenwirken und eine Kraft auf das erste Glied ausüben, so dass sich dieses relativ zum zweiten Glied in Richtung der ersten Koordinatenachse bewegt, wobei die elektrisch leitende Vorrichtung auf den magnetischen Fluss vektorieller Translation in der zweiten Richtung im zweiten Glied anspricht, um in dtesem Energieänderungen in der zweiten Richtung hervorzurufen und eine Kraft auf das erste Glied auszuüben, um dieses erste Glied relativ zum zweiten Glied in Richtung der zweiten Koordinatenachse zu bewegen,

einer Vorrichtung zur wahlweisen Erregung der ersten Vorrichtung, um im ersten und zweiten Glied einen magnetischen Fluss

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vektorieller Translation In der ersten Richtung zu erzeugen, und

einer Vorrichtung, um die zweite Vorrichtung wahlweise zu erregen und einen magnetischen Fluss vektorieller Translation , im ersten und zweiten Glied iri der zweiten Richtung zu erzeugen.
8. System nach Anspruch 7 j in dem die dritte Vorrichtung elektiljjsch leitend und auf jeweils dem anderen des ersten bzw. zweiten Gliedes angeordnet ist und auf den magnetischen Fluss vektorieller Translation in dem anderen Glied in der ersten Richtung anspricht, um in diesem Glied Wirbelströme in einer Richtung zu erzeugen, die mit dem Fluss vektorieller Translation in der ersten Richtung W zusammenwirken, um auf dieses Glied eine Kraft auszuüben und damit eine Bewegung dieses Gliedes relativ zu dem anderen Glied in Richtung der ersten Koordinatenachse zu bewirken, wobei die dritte Vorrichtung ebenfalls auf den magnetischen Fluss vektorieller Translation in der zweiten Richtung im anderen Glied anspricht, um in diesem Wirbelströme in einer Richtung zu erzeugen, wo sie mit dem Fluss vektorieller Translation in der zweiten Richtung zusammenwirken und auf dieses Glied eine Kraft ausüben und damit eine Bewegung dieses Gliedes relativ zum anderen Glied in Richtung der zweiten Koordinatenachse bewirken.
9. System nach Anspruch 7, in dem die dritte Vorrichtung auf

den magnetischen Fluss vektorieller Translation anspricht, der von der ersten und der zweiten Vorrichtung erzeugt wurde, und in dem änderen Glied eine magnetische Hystere erzeugt, die mit den vektoriellen Änderungen des magnetischen Flusses zusammenwirkt und auf dieses Glied eine Kraft relativ zu dem anderen Glied in Richtung der beiden Koordinatenachsen ausübt.
10. System nach Anspruch 8, in dem die elektrisch leitende Vorrichtung in Form eines Gitteraufbaus auf dem anderen Glied und in unmittelbarer Nähe zu dem bestimmten Glied angeordnet ist, wobei letzteres mit diesem bewegliche Mittel aufweist, die in unmittelbarer Nähe des Gitteraufbaus liefen und mitdiesem zusammenwirken, um eine Anzeige der Verschiebung des bestimmten Gliedes relativ zum anderen Glied in Richtung der Koordinatenachsen zu liefern.

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11. System nach Anspruch 10, in dem auf dem bestimmten Glied Mittel in unmittelbarer Nähe zum Gitteraufbau angeordnet sind, die auf die Wirbelströme in der elektrisch leitenden Vorrichtung ansprechen, um Jede Drehung des bestimmten Gliedes relativ zum anderen Glied um eine Achse, die im wesentlichen senkrecht zu der von der ersten und der zweiten Achse aufgespannten Ebene liegt, zu verhindern.
12. System nach Anspruch 7, in dem das erste und das zweite Glied ebenflächig sind.
13. In einem System zur Erzeugung einer gesteuerten Relativbewegung zwischen zwei Gliedern in Richtung einer bestimmten Achse, die Kombination aus:

einem ersten Glied mit magnetisierbaren Eigenschaften,

einem zweiten Glied, das in unmittelbarer Nähe zum ersten Glied angeordnet ist, so dass eine unabhänigige Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Glied in Richtung der bestimmten Achse stattfinden kann,

einer ersten Vorrichtung, die auf einem bestimmten der beiden Glieder angeordnet ist, um im ersten und zweiten Glied einen magnetischen Fluss vektorieller Translation in einer ersten Richtung zu erzeugen,

einer zweiten Vorrichtung, die auf dem anderen der beiden Glieder angeordnet ist und auf den magnetischen Fluss vekfcrieller Translation in der ersten Richtung anspricht, um in dem anderen Glied Energie änderungen hervorzurufen, die die dem Fluss vektorielLer Translation in der ersten Richtung zusammenwirken, um auf das bestimmte Glied relativ zum anderen Glied eine Kraft auszuüben, die das bestimmte Glied relativ zum anderen Glied in Richtung der bestimmten Achse bewegt, und

einer dritten Vorrichtung, die aufdem bestimmten der beiden Glieder angeordnet ist und auf die Energieänderungen, die die zweite Vorrichtung erzeugt, anspricht, um jede Drehung des bestimmten Gliedes relativ zum anderen Glied um eine Achse> die im

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wesentlichen senkrecht zu einer die bestimmte Achse enthaltenden Ebene liegt, zu verhindern.
14. System nach Anspruch IjJ, in dem die zweite Vorrichtung elektrisch leitend ist und auf den magnetischen Fluss vektorieller Translation in der ersten Richtung anspricht, um in den anderen Glied Wirbelströme zu erzeugen, die mit dem Fluss vektorieller Translation in der ersten Richtung zusammenwirken, um eine Kraft auf das bestimmte Glied relativ zu dem anderen Glied auszuüben und eine Bewegung des bestimmten Gliedes relativ zum anderen Glied in Richtung der bestimmten Achse zu erzeugen, wobei die " drffce Vorrichtung auf die von der zweiten Vorrichtung erzeugten Wirbelströme anspricht, um eine Drehung des bestimmten Gliedes relativ zum anderen Glied um eine Achse, die im wesentlichen senkrecht zu einer die bestimmte Achse enthaltenden Ebene liegt, zu verhindern.
15· System nach Anspruch 1J>, in dem die zweite Vorrichtung magnetische Eigenschaften hat und auf den magnetischen Fluss vektorieller Translation in der ersten Richtung anspricht, um in dem anderen Glied einen Restmagnetisierungszustand zu erzeugen, der mit den vektoriellen Änderungen des magnetischen Flusses zusammenwirkt und auf das bestimmte Glied relativ zum anderen Glied eine y Kraft ausübt, die dasbestimmte Glied relativ zum anderen Glied in Richtung der ersten und zweiten Koordinatenachse bewegt.
16. System nach Anspruch 14, in dem die elektrisch leitende Vorrichtung in Form eines Gitters vorliegt und in unmittelbarer Nähe zu dem bestimmten Glied und Mitteln auf diesem bestimmten Glied angeordnet ist und auf Bewegungen des bestimmten Gliedes über das Gitter anspricht, um eine Anzeige der Verschiebung des bestimmten Gliedes relativ zum anderen Glied in Richtung der bestimmten Achse zu liefern.

2 0 S Π R ? / η S 3 fi

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17. System nach Anspruch 16, wobei das erste und das zweite - * Glied ebenflächig sind und das Gitter, das die elektrisch leitende Vorrichtung darstellt, aus voneinander getrennten magnetischen Teilen gebildet ist, wobei die Anzeigevorrichtung magnetische Eigenschaften aufweist, auf die voneinander getrennten Teile anspricht, um die Verschiebung des bestimmten Gliedes relativ zum anderen Glied in Richtung der einen Achse anzuzeigen.
18. In einem System zur Erzeugung einer gesteuerten Relativbewegung zwischen zwei Gliedern in Richtung einer bestimmten Achse, die Kombination aus:

einem ersten Glied mit magnetisierbaren Eigenschaften,

einem zweiten, relativ zum ersten so angeordneten Glied, dass eine unabhängige Bewegung zwischen ersten und zweiten Glied in Richtung der bestimmten Achse stattfinden kann,

einer ersten, auf dem ersten Glied angebrachten Vorrichtung, die einen magnetischen Fluss vektorieller Translation zwischen den Gliedern in einer ersten Richtung erzeugt, die zu der bestimmten Achse in Beziehung steht,

einer zweiten, auf dem zweiten Glied angebrachten Vorrichtung, die in Gitterbeziehung mit den magnetisierbarer! Eigenschaften des ersten Gliedes steht und auf den magnetischen Fluss vektorieller Translation, den die erste Vorrichtung erzeugt, anspricht, um in der zweiten Vorriohtung Energieänderungen in einer Richtung hervorzurufen, wo sie mit dem magnetischen Fluss vektorieller Translation der ersten Vorrichtung zusammenwirken, indem sie auf das erste Glied relativ zum zweiten Glied eine Kraft ausüben, die das erste Glied relativ zum zweiten Glied in Richtung der bestimmten Achse bewegt,

einer zweiten, betrieblich mit der erstän gekoppelten Vorrichtung, um die erste Vorrichtung wahlweise zu erregen, um einen gesteuerten magnetischen Fluss vektorieller Translation in der ersten Richtung zu erhalten, und

einer mit dem ersten Glied beweglichen Vorrichtung, die auf die Gitterbeziehung zwischen der zweiten Vorrichtung und den

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magnetisierbarer! Eigenschaften des zweiten Gliedes anspricht, um eine Anzeige der Verschiebung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung der bestimmten Achse zu erzielen.
19. System nach Anspruch 18, in.dem die zweite Vorrichtung elektrisch leitend ist und auf den magnetischenPluss vektorieller Translation, den die erste Vorrichtung erzeugt, anspricht und in der zweiten Vorrichtung einen elektrischen Strom in einer Richtung erzeugt, wo er mit dem magnetischen Fluss vektorieller Translation, den die erste Vorrichtung erzeugt, zusammenwirkt, um eine Kraft auf das erste Glied relativ zum zweiten Glied zu erzeugen und so eine Bewegung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung der bestimmten Achse zu bewirken.
20. System nach Anspruch 18, in dem die zweite Vorrichtung auf den von der ersten Vorrichung erzeugten magnetischen Fluss vektorieller Translation anspricht und in der zweiten Verrichtung eine magnetische Hysterese hervorruft, die mit den vektoriellen Änderungen des magnetischen Flusses zusammenwirkt, um eine Kraft auf das erste Glied relativ zum zweiten Glied auszuüben, die das erste Glied relativ zum zweiten Glied in Richtung der bestimmten Achse bewegt. -
21. System nach Anspruch 18, in dem das erste und das zweite Glied ebenflächig sind und auf dem ersten Glied eine Einrichtung angebracht ist, die auf die in der zweiten Vorrichtung hervorgerufenen Energieänderungen anspricht, um eine Drehung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied um eine im wesentlichen senkrecht zu einer die bestimmte Achse enthaltende Ebene liegende Achse zu verhindern.
22. System nach Anspruch 19, in dem das erste und das zweite Glied ebenflächig sind und auf dem ersten Glied eine Einrichtung angebracht ist, die auf den magnetischen Fluss vektorieller Translation, den die erste Vorrichtung erzeugt, und den in der zweiten Vorrichtung hervorgerufenen Strom anspricht, um eine

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Drehung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied um eine im wesentlichen senkrecht zu einer die bestimmte Achse enthaltenden Ebene liegende Achse zu verhindern.
23. System nach Anspruch 21, mit einer Vorrichtung, die Signale liefert, die die gewünschte Verschiebung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung der bestimmten Achse angeben, und mit einer Regelschleife, die auf die Signale, die die gewünschte Verschiebung angeben, und die Anzeige der Verschiebung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung der bestimmten Achse anspricht und die Stellung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung der bestimmten Achse nachstellt, um eine Übereinstimmung der gewünschten Verschiebung mit der tatsächlichen Verschiebung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung der bestimmten Achse zu erreichen.
24. In einem System zur Erzeugung einer gesteuerten Relativbewegung zwischen zwei Gliedern in Richtung einer ersten und einer zweiten Koordinatenachse, die Kombination aus:

einem ersten Glied mit magnetisierbaren Eigenschaften, einem bezüglich des ersten Gliedes so angeordneten zweiten Glied, dass eine unabhängige Bewegung zwischen dem er&en und zweiten Glied in Richtung der ersten und zweiten Koordinatenachse erfolgen kann,

einer ersten Vorrichtung mit ersten Windungen, die auf dem ersten Glied aufgebracht ist, um einen magnetischen Fluss zwischen dem ersten und dem zweiten Glied in einer ersten Richtung vektorieller Translation bezüglich der ersten Koordinatenachse zu erzeugen.,

einer zweiten Vorrichtung mit zweiten Windungen auf dem •rsten Glied, die einen magnetischen Fluss zwischen dem ersten und dem zweiten Glied in einer zweiten Richtung vektorieller Translation bezüglich der zweiten Koordinatenachse zu erzeugen,

einer leitenden Vorrichtung auf dem zweiten Glied, die von diskreten Segmenten unterbrochen ist und auf den von der ersten Vorrichtung erzeugten magnetischen Fluss vektorieller Translation

2 0 S Z 3 ? / Π ^ 3 β

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anspricht, um in der leitenden Vorrichtung Wirbelströme zu erzeugen, die mit dem magnetischen Fluss, vektorieller Translation zusammenwirken und eine Bewegung des zweiten Gliedes relativ zum ersten Glied in Richtung der ersten Koordiantenachse erzeugen, wobei die leitende Vorrichtung auf den von der zweiten Vorrichtung erzeugten magnetischen Fluss vektorieller Translation anspricht, um in der leitenden Vorrichtung Wirbelströme zu erzeugen, die mit dem magnetischen Fluss vektorieller Translation zusammenwirken, indem sie eine Bewegung des zweiten Gliedes relativ zum ersten Glied in Richtung der zweiten Achse hervorrufen, und wobei die Wirbelströme in der leitenden Vorrichtung ihrerseits einen magnetischen Fluss hervorrufen,

einer dritten Vorrichtung mit dritten Windungen auf dem eiEben Glied, die auf den magnetischen Fluss der Wirbdiströme anspricht, um die Verschiebung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung der ersten Koordinatenachse anteigen, und

einer vierten Vorrichtung mit vierten Windungen auf dem ersten Glied, die auf den magnetischen Fluss der Wirbelströme anspricht, um die Verschiebung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung der zweiten Koordinatenachse anzuzeigen.
25. System nach Anspruch 24, in dem die dritten Wicklungen so untereinander verbunden sind, dass eine Drehung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied um eine im wesentlichen senkrecht zu der von der ersten und der zweiten Achse aufgespannten Ebene liegende Achse verhindert wird,
26. System nach Anspruch 25, in demdas erste und das zweite· Glied ebenflächig sind und das erste Glied in einem Abstand, aber in unmittelbarer Nähe zum zweiten Glied angeordnet ist.
27. System nach Anspruch 5, in dem die Vorrichtung zur Verhinderung einer Drehung des'ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied magnetisch ist.
28. Ih, eine« Syst*m 2ur Erzeugung einer gesteuerten/Relativ-.'" bewegung zwischen zwei Gliedern entlang einer ersten und einer

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zweiten Koordinatenachse, die Kombination aus:

einem ersten Glied mit magnetisierbaren Eigenschaften,

einem zweiten Glied, das relativ zum eräbsn Glied zu angeordnet ist, dass eine unabhängige Bewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Glied in Richtung der ersten und der zweiten Koordinatenachse stattfinden kann,

einer ersten Vorrichtung auf dem ersten Glied, die wahlweise erregbar ist, um einen magnetischen Fluss zwischen dem ersten und dem zweiten Glied in einer ersten iücl^ng vektorieller Trans.r lation bezüglich der ersten Koordinatenachse zu erzeugen,

einer zweiten Vorrichtung auf dem ersten Glied, die wahlweise und auf Abstand zur ersten Vorrichtung erregbar ist, um einen magnetischen Fluss zwischen dem ersten und dem zweiten Glied in einer ersten Richtung vektorieller Translation zu er-zeugen,

einer dritten Vorrichtung auf dem ersten Glied, die wahlweise erregbar ist, um einen magnetischen Fluss zwischen dem ersten und dem zweiten Glied in einer zweiten Richtung vektorieller Translation bezüglich der zweiten Koordinatenachse zu erzeugen,

einer vierten Vorrichtung auf dem ersten Glied an der Stelle der ersten Vorrichtung, die Signale erzeugt, welche die Stellung des ersten Gliedes relativ zum zweiten Glied in Richtung zur ersten Koordinatenachse angeben,

einer fünften, auf dem ersten Glied angeordneten Vorrichtung in. der Stellung der zweiten Verrichtung, um Signale zu err zeiigen, die die Stellung d,e.p zweite^ YQrrichtung relativ ζμΐη zvfgi-- £en Glied in, Rich.tu.ng der. ersten Kagr-dinateriachse. angeben,,

einer sechsten. Vp,r,riGh^u|ig- ειμί^ν dem zvie.ite.n, Glaed,, dj.e auf die magnetischen Flüsse vektQr.^elie.r» ^ranslatiori de.r zwe.it.en und dritten Vorrichtung a^sgreGheiu ym, in Riesen

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magiietiEich.en; f^ügse zus^m^e^firicen_<? ujii eine trajij-Iat9r4s.che. Kraft auf cla³ s^^s _äte ^1|β4 r.elatiiv zürn zweite^

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einer ersten bestimmten Beziehung zu kombinieren, um die erste und die zweite Vorrichtung wahlweise zu erregen, damit das erste Glied eine Linearbewegung relativ zum zweiten Glied in Richtung der ersten Koordinatenachse ausführt, und um diese Signale in einer zweiten bestimmten Beziehung zu kombinieren, um die erste und zweite Vorrichtung wahlweise zu erregen, damit das erste Glied relativ zum zweiten Glied" eine Drehbewegung um eine Achse ausführt, die im wesentlichen senkrecht zu der von derersten und der zweiten Koordinatenachse aufgespannten Ebene liegt.
29. System nach Anspruch 28, in dem die sechste Vorrichtung elektrisch leitend ist und auf den magnetischen Fluss vektorieller Translation der ersten und zweiten Vorrichtung anspricht, um in der leitenden Vorrichtung einen Strom in einer Richtung hervorzurufen, die quer zur ersten Richtung liegt, welcher Strom mit den vektoriellen Änderungen des magnetischen Flusses zusammenwirkt und eine Kraft auf das erste Glied relativ zum zweiten Glied in Richtung der ersten Koordinatenachse ausübt, wobei die leitende Vorrichtung auf den magnetischen Fluss vektorielier Translation der dritten Vorrichtung.anspricht, um in der leitenden Vorrichtung einen quer zur zweiten Richtung verlaufenden Strom hervorzurufen, der mit den vektoriellen Änderungen des magnetischen Flusses zusammenwirkt, indem er auf das erste Glied, relativ zum zweiten Glied äne in Richtung der zweiten Koordinatenachse liegende Kraft ausübt.
30.. System naol} Anspruch 29, in dem die vierte Vorrichtung Paare, v-on^ a^f Abstand zueinander liegende Einrichtungen aiifw,eis,t,_? die S,ign_ale. mit 9Q^ Phasenverschiebung erzeugen, die fünfte Vorrichtung. Paare vo.p auf Abs.tand zueinaijcier liegenden Einrichtungen aufweist j, die S.ignäie ψχ% 9Q^ Phasenverschiebung, er-zeugen, und die sieb^en^e Ygrrichturig die ^u^dratiursign^le atis der viertup. und der fünfteii ViQr.richt,Hn.g nach c|§r- ersten Hil4 der- s

BAD ORIGINAL

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31. System nach Anspruch 16, indem die elektrisch leitende Vorrichtung elektrisch leitende Teile aufweist, die durch elektrisch nichtleitende Teile voneinander getrennt sind, und die auf dem bestimmten Glied angeordnete Anzeigevorrichtung in der Form von Wicklungen vorliegt, die in unmittelbarer Nähe der elektrisch leitenden Vorrichtung verlaufen, so dass in sie Spannungen induziert werden, die den Wirbelströmen in der elektrisch leitenden Vorrichtung entsprechen.
32. Kombination nach Anspruch 31 mit Mitteln zur wahlweisen Erregung der ersten und der zweiten Vorrichtung zur Drehung des zweiten Gliedes relativ zum ersten Glied um eine Achse, die im wesentlichen senkrecht liegt zu einer Ebene, die von der eräten und der zweiten Richtung aufgespannt wird.
33. Kombination nach Anspruch 1 mit einer vierten Vorrichtung, die auf die von der ersten und der zweiten Vorrichtung erzeugten magnetischen Kräfte vektorieller Translation anspricht, und Energieänderungen hervorruft, die mit dem vektoriellen Änderungen des magnetischen Flusses zusammenwirken, indem sie Drehkräfte auf das erste Glied relativ zum zweiten Glied um eine Achse ausüben, die im wesentlichen senkrecht zu einer von der ersten und der zweiten Richtung aufgespannten Ebene liegt.

Cl./Br. .

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t/H

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