DE2326775A1 - Impulsgesteuerter oberflaechenmotor - Google Patents

Description

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Pugitsu Limited, Kawasaki-shi, Japan

und
Fujitsu Fanuc Limited, Tokio, Japan

Impulsgesteuerter Oberflächenmotor

Die Erfindung betrifft einen impulsgesteuerten Oberfläclienmotor, bei dem sich ein bewegliches Element in einer Ebene längs einer Oberfläche eines mit dem Element zusammenwirkenden plattenförmigen stationären Elementes bewegt und die Bewegung des beweglichen Elementes abhängig von aus einer Steuerschaltung zugeführten Eingangsimpulsen elektromagnetisch gesteuert wird*

In der japanischen Patentanmeldung Ir, 47-15167 ist ein impulsgesteuerter Oberflächenmotor dieser Art beschrieben, wobei ein Gleitstück in zwei zueinander senkrechten Eichtungen auf einer vorgegebenen Ebene unter der Einwirkung von Eingangsimpulsen hin-

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sichtlich, dieser beiden Eichtungen bewegt wird* Das Gleitstück ist auf der vorgegebenen Ebene in sämtliche Positionen verschiebbar. Bei dem bekannten, durch Impulse betätigten Oberflächenmotor sind auf einer Oberfläche einer Flächenskala in vorgegebener Zahnteilung und in Eichtungen längs zweier senkrechter Achsen mehrere vorspringende voneinander getrennte Polzähne angeordnet. Die die Polzähne umschließenden Nuten bilden somit auf der Oberfläche der Skala ein Gitter» Entsprechend der Anordnung der in Form von Vorsprüngen ausgebildeten Polzähne der bekannten Skala muß die maximale Breite des jeweiligen Polzahnes in einer zur Bewegungsrichtung des Gleitstückes längs einer der orthogonalen Achsen senkrechten Richtung theoretisch auf höchstens die Hälfte der vorgegebenen Zahnteilung begrenzt werden, da bei Überschreitung der Hälfte der vorgegebenen Zahnteilung zufolge einer magnetischen Interferenz zwischen benachbarten Polzähnen der Skala eine unkontrollierte Bewegung des Gleitstückes längs der anderen Eichtung auftritt. Vird eine Vergrößerung der magnetischen Antriebskraft für die Bewegung des Gleitstückes längs lediglich einer Eichtung in Betracht gezogen, dann ist es erwünscht, daß die Breite des jeweiligen Polzahnes in einer Eichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Gleitstückes so groß wie möglich ist, jedenfalls die Hälfte der vorgegebenen Zahnteilung überschreitet.

Bei der bekannten Skala sind die erwähnten, das Gitter bildender Nuten mit einer durch Elektroplattierung aufgebrachten unmagnetisc Hart chroms chi cht ausgefüllt, so daß zusammen mit den. Spitzen der

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Pjlzähne eine gleichmäßige ebene Fläche gebildet wird, die es ermöglicht, das Gleitstück mittels einer Lagereinrichtung wie mittels Kugel- oder Rollenlagern auf der Skala abzustützen» Das Auffüllen der Nuten mit Hartchrom nimmt jedoch eine lange Zeit in Anspruch, bis eine völlig ebene Fläche der Skala erhalten wird, außerdem werden durch die Verwendung von teurem Hartchrom notwendigerweise die Herstellungskosten^sder Skala erhöht«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem impulsgesteuerten Oberflächenmotor eine Skala vorzusehen, die im Vergleich zur Skala des bekannten impulsgesteuerten Oberflächenmotors leicht und billig herzustellen ist und mit der außerdem die Antriebskraft für die Bewegung des Gleitstückes vergrößert werden kann.

Der erfindungsgemäße Oberflächenmotor ist gekennzeichnet durch die beiden folgenden, zum Teil an sich bekannten Merkmale

a) ein beweglich gelagertes Gleitstück, das eine Oberfläche aufweist, die mit in zwei senkrechten Richtungen angeordneten elektromagnetisch erregbaren Polvorsprüngen und um die Polvorsprünge angeordneten Wicklungen versehen ist, um bei Empfang von Eingangsimpulsen ausgewählte Polvorsprünge zu erregen,

b) eine Skala, die durch ein plattenförmiges Teil aus magnetischem Material gebildet ist und eine von der Oberfläche des Gleitstückes getrennte Oberfläche aufweist, die in einer ersten bzw. in einer hierzu senkrechten zweiten Richtung in vorgegebenen Abständen voneinander getrennte Vertiefungen enthält, welche getrennte Zonen eines großen magnetischen Widerstandes definieren,

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sowie erste Magnetpolzähne,die in der ersten Richtung zwischen "benachbarten Vertiefungen liegen und zweite Magnetpol ζ ahne, die in der zweiten Richtung zwischen, benachbarten Vertiefungen liegen, wobei ferner die ersten und zweiten Magnetpolzähne mit den ausgewählten erregten PoIvorSprüngen des Gleitstückes zusammenwirken können um das Gleitstück längs der Skala zu bewegen.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von 19 Figuren erläutert. Es zeigen

J"ig. 1 eine schematische Draufsicht eines durch Impulse betätigten Oberflächenmotors gemäß dieser Erfindung,

Pig. 2 eine Draufsicht auf eine Oberfläche des Gleitstückes des in Fig. 1 dargestellten Oberflächenmotors,

Fig. 3 und 4 Teil-Schnittansichten längs der Linien 3-3 und 4-4 der Fig. 2, die schematisch den Aufbau zweier typischer, aber unterschiedlicher Teile des Gleitstückes darstellen,

Fig. 5 einen Teil einer vergrößerten Draufsicht der oberen Fläche der Skala des erfindungsgemäßen Oberflächenmotors,

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht der in Fig. 5 dargestellten Skala,

Fig. 7 einen Teil einer vergrößerten Draufsicht auf die obere Fläche einer weiteren Skala eines erfindungsgemäßen Oberflächenmotors ,

Fig. 8 eine schematische perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen durch Impulse betätigten Oberflächenmotors,

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Fig. 9-Ä- und 9B perspektivische Ansichten eines Gleitstückes und eines elektrischen Wicklungssatzes dieses GIeitStückes, die zur Bestimmung der Nenndaten bzw. der Kennlinien eines die erfindungsgemäße Skala enthaltenden Oberflächenmotors verwendet werden,

Fig. 9C eine Teil-Schnittansicht längs der Linie 9C-9C der Fig.9A, die die Abmessungen der Polzähne des in Fig. 9A dargestellten Gleitstückes darstellt,

Fig.10 eine perspektivische Ansicht eines impulsgesteuerten Oberfl ächenmo tors , der mit dem Gleitstück und den Wicklungen gemäß den Fig. 9A und 9B versehen ist und die erfindungsgemäße Skala enthält,

Fig.11 A bzw. 11B in einer Draufsicht bzw. im Querschnitt Teilansichten, die das Muster der Polzähne der bekannten Skala darstellen,

Fig.12A bis 13B in einer Draufsicht bzw. im Querschnitt Teilansichten, die verschiedene Muster der Polzähne von erfindungsgemäßen Skalen darstellen,

Fig.14 eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Abweichung der Polzähne des Gleitstückes von ihren MittelpunktsStellungen gegenüber den Polzähnen der Skala und die hierdurch im Gleitstück erzeugte Haltekraft darstellt im Falle des bekannten Oberflächenmotors,

Fig.15 und 16 der Fig. 14 entsprechende Kurven im Falle des erfindungsgemäßen Oberflächenmotors,

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Fig. 17 eine Kurve, die von der in den Fig. 11A'und 11B dargestellten bekannten Skala das Maß der Änderung der Oberf lacken der Pol zähne der Skala, die den Oberflächen der Polzähne des Gleitstückes gegenüberliegen, in Abhängigkeit von der Bewegung des Gleitstückes in einer Sichtung darstellt ,

Fig. 18 und 19 Kurven, die der Kurve nach Fig. 17 ähnlich sind, von erfindungsgemäßen Skalen entsprechend den Fig. 12A bis 13B.

Der erfindungsgemäße impulsgesteuerte Oberflächenmotor wird zunächst anhand der Fig. 1 bis 4· im Prinzip erläutert.

Der in Fig. 1 in einer Draufsicht dargestellte Oberflächenmotor enthält eine Skala 21, auf dessen einer Oberfläche in vorgegebener Teilung Skalenzähne (nicht dargestellt) aus magnetischem Material in Sichtung einer X-Achse (erste Richtung) und in Richtung einer hierzu senkrechten Y-Achse (zweite Richtung) angeordnet sind. Sämtliche Spitzen der Skalenzähne liegen in der gleichen Ebene, die oben auf der Skala 21 gebildet ist. Mittels einer Tragvorrichtung 23,wie Rollen oder dergleichen, stützt sich auf dieser Ebene der Skala 21 ein Gleitstück 22 ab. Die Tragvorrichtung ist am unteren Teil des Gleitstückes 23 so angebracht, daß die Bodenfläche des Gleitstückes in kleinem Abstand von der Ebene der Skala 21 gehalten wird. Das Gleitstück 23 kann sich somit in einer Ebene gegenüber der Skala 21 verschieben.

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Fig. 2 ist eine Ansicht der unteren Seite des Gleitstückes 22. Das Gleitstück enthält 20 Gleitstückelemente, die in Fig. 2 als durch strichpunktierte Linien unterteilte,quadratische Abschnitte dargestellt sind. Die Anzahl der Gleitstückelemente des Gleitstückes 22 kann mehr oder weniger als. zwanzig "betragen.

Wie Fig. 2 .zeigt, sind dia mit ΊΑΛ, XB1, »·.··, XE1 und XA2, XB2,..., ΣΕ2 bezeichneten Gleitstückelemente in zwei Reihen angeordnet und so ausgebildet, daß sie das Gleitstück 22 gegenüber der Skala 21 in Sichtung der X-Achse "bewegen können«. Von den Gleitstückelementen ΣΑ1 Ms XE2 ist nur der Aufbau der Gleitstückelemente XA1 und XA2 im einzelnen dargestellt,, Die übrigen Elemente weisen einen ähnlichen Aufbau auf» In der Reihe der Gleitstückelemente XAI bis XE1 weist das Gleitstückelement XA1 in vorgegebener Teilung mehrere in Sichtung der X-Achse angeordnete Polzähne 24- auf * Außerdem ist dieses Element mit elektrischen Wicklungen ¥ versehen, die so aufgebracht sind, daß sie die Polzähne 24 umschließen. Die Polzähne können somit bei Erregung der Wicklungen W als Magnetpole wirken. Wie bereits erwähnt, haben die Gleitstückelemente ΣΒ1 bis XE1 einen ähnlichen Aufbau wie das Gleitstückelement XA1«, Die nicht dargestellten Polzähne von benachbarten übereinanderliegenden Gleitstückelementen sind jedoch so angeordnet, daß sie in der gleichen Sichtung nach links oder nach rechts längs der Richtung der X-Achse um 1/5 der vorgegebenen Teilung versetzt sind. Dies bedeutet bei einer Versetzung nach rechts in Richtung der dargestellten X-Achse,

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daß unter der Annahme, daß das untere Gleitstückelement XA1 um 1/5 der vorgegebenen Teilung nach rechts verschoben wird, die Polzähne 24 des Elementes XA1 mit den Polzähnen des unmittelbar darüberliegenden Gleitstückelementes XB1 fluchten. Die gleiche Anordnung ist zwischen den Gleitstückelementen XB1 und XC1, XC1 und XD1, sowie XD1 und XE1 vorgesehen. Wenn bei dieser Anordnung der Gleitstückelemente XA1 bis XE1 mittels der entsprechenden Wicklungen W die Elemente gesondert und nacheinander erregt werden, bewegt sich das Gleitstück 22 durch das Zusammenwirken mit der Skala 21 bei jeder Erregung schrittweise um 1/5 der vorgegebenen Teilung. Wie aus Fig.2 ersichtlich, ist bezüglich des Mittelpunktes "P" des Gleitstückes die Reihe der Gleitstückelemente XA2 bis XE2 symmetrisch zur Reihe der Gleitstückelemente XA1 bis XE1 angeordnet. Der erste und der zweite Buchstabe "XA." oder dergleichen weisen auf örtliche "Übereinstimmung der erwähnten Symmetriebeziehung bezüglich des Symmetriemittelpunktes "P" des Gleitstückes 22 hin. Die symmetrische Anordnung dient dazu, die Entstehung eines Drehmomentes um den Mittelpunkt"P" zu verhindern. Ein auf das Gleitstück 22 einwirkendes Drehmoment würde die Bewegung des Gleitstückes in Richtung der X-Achse zumindest stören. Es werden deshalb die entsprechenden Gleitstückelemente XA1 und XA2, XB1 und XB2 ...., XE1 und XE2 gleichzeitig erregt. Die bisherige Beschreibung bezieht sich auf die Richtung der X-Achse. Es werden nun Ausführungen zur Richtung der X-Achse gemacht.

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Die Gleitstückelemente YA1, ΧΒ1, ... ΙΕ1 und ΥΑ2, ΥΒ2,....ΥΕ2 sind, wie Fig. 2 zeigt, in zwei Reihen angeordnet und so ausgebildet, daß das Gleitstück 22 gegenüber der Skala 21 in Richtung der Y-Achse bewegt werden kann. Der Aufbau der entsprechenden Gleitstückelemente YA1 bis YE2 ist identisch mit dem der Gleitstückelemente XA1 bis ΣΕ2« Auch die Anordnung der Pol zähne 25 beruht auf den gleichen Grundsätzen wie die Anordnung der Polzähne 24. Die Polzähne 25 sind jedoch in Richtung der Y-Achse und nicht in Richtung der X-Ächse angeordnet_o Es sind auch hier in beiden Reihen der Gleitstückeleaente XA1 bis IE1 und YA2 bis YE2 die Pol ζ ahne 25 zwischen benachbarten Polstückeleiaenten jeweils um 1/5 der vorgegebenen Teilung der X-Achse in Richtung der Y-Achse versetzt. Um eine schrittweise Bewegung des G-lsItstückes in Richtung der Y-Achse zu ermöglichen_? werden zueinander symmetrisch angeordnete Gleitstückelement© Σ4.1 und YA2₉ ΪΒ1 und YB2,... YE1 und YE2 gesondert und nacheinander ©rregt«. line solche Erregung verhindert selbstverständlich ein Drehmoment um den Mittelpunkt "P" des Gleitstückes 22»

Um kleinere Schritte des Gleitstückes 22 su erhalten, kann die bei Schrittmotoren bekannte,abwechselnd® Erregung von zwei Elementen-drei Elementen angewandt werden_o Werden z„B. die Gleitstückelemente in der Reihe XA1 bis 2321 in der Reihenfolge (ΣΑ1, XB1), (XA1, XB1, XC1), (XB1, XC1), (XB1, XCI₉ XDI), ».. und dergleichen erregt, dann kann sich bei den entsprechenden Erregungszustanden das Gleitstück 22 jeweils um 1/10 der vorgegebenen Teilung der

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X-Achse bewegen. Bei diesem Beispiel werden entsprechende Gleitstückelemente in der Reihe XA2 bis XE2 in der gleichen Weise erregt, um, wie oben beschrieben, die Entstehung eines Drehmomentes zu verhindern.

Selbstverständlich kann sich "bei den beiden beschriebenen Erregungsmethoden durch Umkehrung der Eeihenfolge der für die entsprechende Sichtung der X-Achse bzw. T-Achse vorgesehenen Erregung das Gleitstück 22 gegenüber der Skala 21 schrittweise in umgekehrter Richtung bewegen.

Die Fig. 3 und 4· stellen schematische. Schnittansichten längs der Linien 3-3 "bzw. 4-4 der fig» 2 dar« Hit der Zahl 26 ist ein unmagnetisches Füllstück aus z«,B_a Epoxyharz Tbeseicimet, das in die Vertiefungen bzw. Hohlräume zxfischen benachbarten Zähnen 27 bzw.28 der Skala 21 eingesetzt ist. Das Füllstück 26 hält die Vertiefungen rein und vermeidet eine die magnetischen Eigenschaften der Skala verschlechternde Verunreinigung durch magnetisches Fremdmaterial. In Fig. 4 stellen die mit V bezeichneten Linien den ¥eg des magnetischen Flusses dar, der erzeugt wird.,wenn das Gleitstückelement TA1 durch die Spule ¥ erregt wird.

Fig. 5 stellt eine vergrößerte Draufsicht einer Skala 52 gemäß einem Merkmal dieser Erfindung und Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht dieser Skala dar.

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Aus den Fig. 5 und 6 ist ersichtlich, daß die Skala 52 eine Anzahl von Vertiefungen 51 aufweist. Die Vertiefungen 51 sind in konstanter Teilung "P" in den Eichtungen der zueinander senkrecht stehenden X- und X-Achsen angeordnet. Die Vertiefungen 51 sind quadratisch ausgebildet, so daß die Seiten a"b, ad, be und de jeweils die gleiche Länge haben. Da die Skala 52 aus magnetischem Material hergestellt ist, wird durch jede Vertiefung 51 ein Bereich definiert, in dem der magnetische Fluß beim Eintreten in die Skala 52 einen großen magnetischen Widerstand,verglichen zu den restlichen Bereichen der Skala 52,überwinden muß. Die Vertiefungen 51 können auch, falls erwünscht, als Durchgangslöcher ausgebildet sein.

Unter der Annahme, daß bei der Darstellung nach lig« 5 cLie X-Achse nach rechts und nach links verläuft,während die Y-Achse nach oben und unten verläuft, definiert der mit "dehg" bezeichnete quadratische Bereich einen der Skalenzähne 53,für den Fall,daß das in Fig. 5 nicht dargestellte Gleitstück sich in Richtung der X-Achse bewegt und der mit "bcfe" bezeichnete quadratische Bereich einen Skalenzahn 53>für den Fall, daß sich das Gleitstück in Richtung der X-Achse bewegt. Das heißt, benachbarte Vertiefungen 5I definieren zwischen sich die Skalenzähne 53 _s oLie mit den Polzähnen des Gleitstückes so zusammenwirken, daß das Gleitstück sowohl in Richtung der X-, als auch in Richtung der X-Achse angetrieben wird. Diese Tatsache beruht auf der Grundlage des bekannten elektromagnetischen Prinzips. Ist es erforderlich, daß sich das Gleitstück in Richtung der X-Achse bewegt, dann werden die Pol zähne von aus

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den Gleitstückelementen XA1 bis XE2 (siehe Fig. 2) ausgewählten Elementen erregt und der magnetische Fluß verläuft durch die erregten Polzähne und die benachbart zu den erregten Polzähnen liegenden Zähne 53 der Skala 52. Als Folge hiervon wird zwischen der Skala 52 und dem Gleitstück 22 eine Haltekraft erzeugt, die so wirkt, daß die erregten Polζahne 24 mittig zu den gegenüberliegenden Skalenzähnen 53 zu liegen kommen. Die Wirkung der magnetischen Halte- bzw. Anziehungskraft erzeugt eine Schrittbewegung des Gleitstückes 22 in Richtung der X-Achse..

Soll das Gleitstück 22 in Richtung der X-Achse bewegt werden, dann wird auf elektromagnetischem Wege ähnlich,wie es soeben hinsichtlich der Richtung in X-Achse beschrieben worden ist, in Richtung der Y-Achse gegenüber der Skala 52 eine Antriebskraft erzeugt.

Es soll bemerkt werden, daß die in Fig. 5 mit "efih" bezeichneten quadratischen Bereiche 55 nichts zur Bewegung des Gleitstückes 22 in einer der Richtungen beitragen.

Fig. 7 zeigt einen Teil einer Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen Skala.

Die in Fig. 7 dargestellte Skala 72 weist Vertiefungen bzw. Hohlräume 71 und Skalenzähne 73 in ähnlicher Anordnung wie die Skala 52 auf. Die Skala 72 ist Jedoch dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der einzelnen Vertiefungen 71, verglichen zur Skala 52 gemäß Fig. 5 wesentlich vergrößert ist. Wenn die Vertiefungen in einer zur Teilung

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"P" (siehe Fig. 5 und 6) gleichen Teilung "P'"angeordnet sind, sind die Skalenzähne 73 quer zur Bewegungsrichtung des in Fig« 7 nicht dargestellten Gleitstückes zu einer Rechteckform verlängeret. Das heiP.t, die Breite "t' c^!" "bzw, "d'g"^! des Skalenzahns 73 ist verkürzt, während die Länge "Ve"¹ bzw«, "d'e"¹, verglichen zur Breite, lang gemacht ist. Aufgrund dieser Ausbildung weist die Skala 72 den Vorteil auf, daß die auf das Gleitstück!einwirkendeAntriebskraft abhängig von der Zunahme der Länge der Skalenzähne, die den Polzähnen des Gleitstückes gegenüberliegt und mit diesen zusammenwirkt, vergrößert ist» Das mit der Skala 72 zusammenwirkende Gleitstück wird, verglichen zur Skala 52, sowohl in X- als auch in Y-ßichtung mit vergrößerter Antriebskraft angetrieben und als Folge hiervon weist der mit der Skala 72 ausgerüstete Oberflächenmotor eine größere Kraft auf, als der die Skala 52 enthaltende Motor.

Bei den beiden beschriebenen und in den Figo 5 und 6 bzw. 7 dargestellten Ausführungsformen einer Skala sind die Vertiefungen so angeordnet, daß die gleichmäßige Teilung der Zähne in den beiden Eichtungen der X- und der Y-Achse gleich groß ist,, Die vorgegebene Teilung kann in den beiden !Richtungen aber auch verschieden groß sein.

Außerdem kann das Gleitstück eine vorgegebene PoIzahntellung aufweisen, die unabhängig von der Teilung der Skala ist, die mit dem Gleitstück zusammenwirkt_o Der Anwendungsbereich des Oberflächenmotors bestimmt häufig die Auswahl der Teilungen=,

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Fig. 8 zeigt einen typischen durch. Impulse betätigten Oberflächen- ■ motor gemäß dieser Erfindung. · .

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Motor weist die Skala 82, welche eine Anzahl von nicht dargestellten Vertiefungen enthält, bezüglich der !Richtung der X-Achse an beiden Rändern Schienenflächen 83 auf, längs deren sich ein Halterahmen 86 mit einer Befestigungsplatte 85 in Biehtung der Y-Achse bewegen kann« Der Halterahmen 86 ist an den vier Ecken mit Rollen 87 versehen, die' auf den Schienenflächen 83 drehbar sind. Außerdem weist er an diesen Stellen Führungsrollen 89 auf, die auf seitlichen Führungsflächen 84 laufen«, Hierdurch kann der Rahmen längs der X-Achse in eine beliebig ausgewählte Position verschoben und die ausgewählte Position exakt eingenommen werden. Die Befestigungsplatte 85 ist so am Halterahnten· 86 angebracht, daß sie mittels Führungsrollen 91,die sich längs seitlicher Führungsflächen 80 des Halterahmens 86 drehen können und mittels an den Ecken des Halterahmens 86 angebrachten Hollen 93? die sich auf Schienenflächen 92 drehen können, in Richtung der X-Achse bewegbar ist. Die Befestigungsplatte 85 kann längs der X-Achse gegenüber dem Halterahmen 86 und der Skala 82 in eine beliebig gewählte Position gebracht werden. An der Befestigungsplatte 85 ist außerdem ein Gleitstück 94· so befestigt, daß dieses mit einem kleinen Spalt oberhalb der oberen Fläche der Skala 82 gehalten wird. Somit kann sich das Gleitstück ^ beim Erregen durch aus der nicht dargestellten Steuer schaltung zugeführte Eingangs impulse in eine beliebig gex-rählte Position auf der Oberfläche der Skala 82 bewegen«,

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Im folgenden werden einige vorteilhafte Arbeitskennlinien des eine erfindungsgemäße Skala enthaltenden impulsgesteuerten Oberflächenmotors im Vergleich zum Stand der Technik beschrieben.

Die Pig. 9A bis 9C veranschaulichen ein für die Prüfung und Ermittlung von Arbeitskennlinien verwendetes Gleitstück und dessen Abmessungen, wobei die Fig. 9A und 9B perspektivische Ansichten der Polzahne des Gleitstückes und der Spulen zum Erregen dieser Polzähne darstellen und Fig. 9C einen Teilschnitt längs der Linie 9G-9C der Fig. 9A.

(A) Die Polzähne des in den Fig. 9A und. 9C dargestellten für die Prüfung verwendeten Gleitstückes haben die folgenden Abmessungen:

a) Zahnteilung des Gleitstückes =1,0 mm,

b) Höhe des jeweiligen Polzahnes =0,6 mm,

c) Dicke des jeweiligen Polzahnes = 0,33 mm

d) Breite des jeweiligen Polzahnes - 35 mm und

e) Gesamtlänge der Polzähne « 30 mm.

(B) Die in Fig. 9B dargestellten Erregerspulen haben die folgenden Kenndaten:

f) Windungszahl der Spulen « 200 Windungen und

g) die bei der Prüfung verwandte Durchflutung « 400 Amperewindungen.

Fig. 10 stellt einen durch Impulse betätigten Motor mit dem für die Prüfung vorgesehenen Gleitstück und einer zu prüfenden Skala dar.

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In Fig. 10 gibt der Pfeil ¹¹F" eine der Richtungen an , in der sich das Gleitstück im Zusammenwirken mit der zu prüfenden Skala bewegt. Das Gleitstück wird zu diesem Zweck mittels einer geeigneten durch strichpunktierte Linien angedeuteten Tragvorrichtung auf der Skala gehalten.

Me Fig. 11A bis 13B zeigen Teilmuster der zu prüfenden Skala. Die Fig. 11A und 11B stellen hierbei das Muster einer bekannten Skala dar. Aus I¹Ig. HA ist ersichtlich, daß jeder Skalenzahn quadratisch ausgebildet ist und mit einer Zahnbreite von 0,4-5 ™i nahezu die beim Stand der Technik maximal zulässigen Abmessungen aufweist. Die Skalenzähne sind mit einer gleichmäßigen Teilung von 1 mm in zwei senkrecht zueinander stehenden Eichtungen angeordnet. Fig. HBzeigt, daß die Zahnhöhe 0,3 mm beträgt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 12A sind durch ein Elektrosprühverfahren quadratische Vertiefungen gebildet, die eine Seitenlänge von 0,78 mm und eine Tiefe von 0,25 nun aufweisen. Die Vertiefungen sind mit einer Teilung von 1,0 mm in zwei zueinander senkrechten Richtungen angeordnet. Fig. 12B stellt den Querschnitt längs der Linie 12B-12B der Fig. 12A dar.

Bei der in Fig. 13A dargestellten Ausführungsform sind im wesentlichen quadratische Vertiefungen durch Ätzen gebildet. Die Vertiefungen haben eine Seitenlänge von 0,87 mm und eine Tiefe von 0,3o mm. Sie sind mit einer Teilung von 1,0 mm in zwei zueinander senkrechten Richtungen angeordnet. Fig. 13B

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stellt den Querschnitt längs der Linie 13B-IJB der Fig. 1JA dar. Es soll bemerkt werden, daß die Vertiefungen der Fig. 13A und 13B etwas größer als die Vertiefungen der Fig. 12A und 12 B sind.

Die Fig. 14 bis 16 stellen Kennlinien dar, die die Änderungen der zwischen den Polzähnen des Prüfgleitstückes und den zu prüfenden Skalen wirkenden magnetischen Haltekraft in Abhängigkeit von den Änderungen der Auslenkungen des Gleitstückes gegenüber den Skalen angibt, wobei die in den Fig. HA bis 1JB dargestellten drei Muster zugrundegelegt sind. Auf den Abszissen der Diagramme sind somit die Auslenkungen des Gleitstückes gegenüber der Position aufgetragen, bei der die Polzähne mittig zu den gegenüberliegenden Skalensehnen der zu prüfenden Skala liegen und auf den Ordinaten die magnetischen Haltekräfte.

Wie ein Vergleich der Fig. 15 und 16 mit Fig. 14 zeigt, weisen die erfindungsgemäßen Skalen eine größere Haltekraft auf als die bekannte Skala. Die Unterschiede zwischen den drei Kurven rühren von den Unterschieden in der wesentlichen Länge der betreffenden Skalenzähne her. Es soll*bemerkt werden, daß, wie bereits oben erwähnt, die Abmessung 0,4-5 sam der Skalenzähne der bekannten Skala im Hinblick auf die Verhinderung einer Interferenz zwischen den beiden Eichtungen nahezu den maximal zulässigen Wert darstellt. ¥ie Skalenzähne der erfindungsgemäßen Skala können bei gleicher Zahnteilung von 1,0 mm wie bei der bekannten Skala sehr große Zahnlängen aufweisen.

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In den Pig. 17 bis 19 sind die unterechiede im öberf lächenzustand der Skala dargestellt, wenn sich, die Pol ζ ahne des Gleitstückes längs der Flächen der in äen Fig· 11A bis 13B dargestellten Skalen bewegen. Ih diesen Diagrammen stellen die gepunkteten Bandbereiche die !Peile der Skalenzähne dar, die den Polzähnen das der Prüfung dienenden Gleitstückes gegenüberliegen. Die Diagramme sind einfacher zu verstehen, wenn man sie mit den entsprechenden in den Fig. 11A, 12A und 13A dargestellten Hustern vergleicht. Bewegt sich. z.B. das Gleitstück längs der Oberfläche der Skala von Fig. 11A um den zweifachen Wert der Zahnteilung, d.h. um 2 mm von links nach rechts, dann liegt das Gleitstück zwei Skalenzähnen gegenüber, die eine Breite von 0,45 mm und eine länge von 0,45 mm haben. Der Anteil des jeweiligen Skalenzahns läßt sich ausdrücken durch ein Band mit einer Höhe von 45 % und einer Breite von 45 %» Die Diagramme der Fig. 18 und 19 stellen in ähnlicher Weise wie das Diagramm nach Fig. 17 die Flächenanteile der den Polzähnen des Gleitstückes gegenüberliegenden Skalenzähne von den in den Fig. 12A und 13A gezeigtes Skalen dar.

Es soll bemerkt werden, daß bei den Diagrammen der Fig· 17 his 19 eine Zunahme der Größe des gepunkteten Bereiches einer Zunahme der magnetischen Haltekraft entspricht und daß auch eine Zunahme der Änderung der Größe des gepunkteten Bereiches einer Zunahme der auf das Prüf gleitstück wirkenden Antriebskraft entspricht. Es zeigt sich somit, daß der erfindungsgemäße impulsgesteuerte Oberflächenmotor, verglichen zum bekannten Oberflächenmotor,eine vergrößerte Antriebskraft aufweist und somit sehr leistungsfähig ist.

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Claims (3)

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   Patentansprüche

   / 1J Impulsgesteuerter Öberflächenmotor gekennzeichnet durch die beiden folgenden zum Teil an sich bekannten Merkmale}

   a) ein beweglich gelagertes Gleitstück (22), das eine Oberfläche aufweist, die mit in zwei senkrechten Eichtungen angeordneten elektromagnetisch erregbaren Polvorsprüngen (24·, 25) und um die Polvorsprünge angeordneten Wicklungen (W) versehen ist, um bei Bapfang von Eingangs impulsen ausgewählte Polvorsprünge zu erregen;

   b) eine Skala (52,72), die durch ein plattenförmiges Teil aus magnetischem Material gebildet ist und eine von der Oberfläche des Gleitstückes getrennte Oberfläche aufweist, die in einer ersten bzw. in einer hierzu senkrechten zweiten Richtung (Σ bzw. T) in vorgegebenen Abständen voneinander getrennte Vertiefungen (51,7Ό enthält, welche getrennte Zonen eines großen magnetischen Widerstandes definieren, sowie erste Magnetpolzähne (53,73), die in der ersten Richtung zwischen benachbarten Vertiefungen liegen und zweite Magnetpolzähne (53,73), die in der zweiten Sichtung zwischen benachbarten Vertiefungen liegen, ferner die ersten und zweiten Magnetpolzähne mit den ausgewählten erregten Polvorsprüngen des Gleitstückes zusammenwirken können um das Gleitstück längs der Skala zu bewegen.

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2. 2. Oberflacherimotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen in der Oberfläche der
   Skala im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet sind.
3. 3. Oberflächenmotor nach Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück in'einem Rahmen gehalten
   ist (Pig. 8).

   M-. Oberf lächenm.otor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen der Skala als Durchgangslöcher ausgebildet sind.

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   Leerse ite