DE2345456C3 - Impulsgesteuerter Oberflächenmotor - Google Patents

Description

tines typischen impulsgesteuerten Oberflächenmotors zur ^Erläuterung des Prinzips des Bewegungsablaufes,

Fig. 7 eine zweite Ausführungsform eines impulsgesteuerten Oberflächenmotors gemäß dieser Erfindung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 8 ein Beispiel einer in Unteransicht der in F i g. 7 gezeigten Befestigungsplatte,

F i g. 9 einen typischen bekannten impulsgesteue¹"-ten Oberflächen.'notor in perspektivischer Ansicht,

Fig. 1OA die vergrößerte perspektivische Ansicht einer bekannten Statorzahnanordnung,

Fig. IQB den Querschnitt entlang der Linie lOß-lOßderFig. 10 Λ,

Fig. Π ein Versuchsbeispiel, das die Arbeitscharakteristik der bekannten Anordnung darstellt,

Fig. 12 in schematischer Darstellung eine Anordnung eines Statorzahnes gemäß dieser Erfindung,

Fig. 13A eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht entsprechend der schematischen Darstellung gemäß Fig. 12,

Fig. 13B eine perspektivische Teilansicht einer Anordnung gemäß dieser Erfindung,

Fig. 14 ein Versuchsbeispiel, das die Arbeitscharakteristik gemäß dieser Erfindung im Vergleich mit der der bekannten Anordnung zeigt.

Es sei nunmehr auf die Fig. 1 bis 6 verwiesen, um allgemeine Erläuterungen in bezug auf den impulsgesteuerten Motor gemäß der vorliegenden Erfindung zu geben.

F i g. 1 zeigt in perspektivischer Sicht eine erste Ausführungsform eines impulsgesteuerten Oberflächenmotors gemäß dieser Erfindung. In F i g. 1 besitzt ein Stator 10 eine Vielzahl Statorzähne (nicht dargestellt) aus magnetischem Material, die in der gezeigten A'-Achsenrichtung und in der zur X-Achse senkrechten y-Achsenrichtung in entsprechenden festgelegten Zahnteilungen angeordnet sind, wie dies im weiteren noch beschrieben werden soll. Die Spitzen der Statorzähne bilden als ganzes gesehen eine ebene Fläche.

Ein Trägerrahmen 11 trägt ^-Gleitstücke SXA, SXB ... SXE und wird mittels der Af-Gleitstücke entlang der X-Achsenrichtung angetrieben. Der Trägerrahmen 11 ist mit Rollen 12 versehen, die auf Schienenflächen 13 laufen und einen kleinen vertikalen Zwischenraum zwischen den Af-Gleitstücken und der oberen Fläche der Skalenzähne aufrechterhalten. Der Trägerrahmen 11 weist weiterhin an den vier Ecken Führungsrollen 14 auf, die an Führungsseitenflächen 15 entlang laufen, so daß der Trägerrahmen :n Riehtung der Af-Achse mit hoher Genauigkeit in jede gewünschte Position gebracht werden kann.

Auf den Trägerrahmen Jl ist eine Befestigungsplatte 16 so aufgesetzt, daß sie sich entlang der l'-Achse bewegen kann. Sie wird mittels y-Gleit· stückenSYA, SYB...SYE angetrieben. Die Befestigungsplatte 16 ist ebenfalls mit Rollen 17 versehen, die auf der Oberfläche des Trägerrahmens 11 laufen, wodurch ein kleiner vertikaler Zwischenraum zwischen den y-Gleitstücken und der Oberfläche der Skalenzähne aufrechterhalten wird. Die Befestigungsplatte 16 besitzt ferner an den vier Ecken Führungsrollen 18, die auf den Seitenflächen 19 laufen, so daß die Befestigungsplatte mit großer Genauigkeit in jede ausgewählte Position entlang der y-Achsenrichtung verschoben werden kann. Auf diese Weise kann beim Erregen des X- und der y-Gleitstücke durch EineanssimDulsen aus der Steuerschaltung CC (F i g. 5) über die Versorgungsleitungen Fx und Fy die Befestigungsplaite 16 an jeden ausgewählten Ort auf der Oberfläche des Stators 10 gebracht werden.

Fig.2 zeigt, vom Stator 10 der Fig. 1 aus gesehen, die Unteransicht des Trägerrahmens 11. An den Trägerrahmen 11 sind fünf Af-Gleitstück-Paare SXA, SAfB ... SAfE angebracht. Jedes .^-Gleitstück weist ein Paar A'-Gleitstück-Polstücke 21, 2Γ auf, an denen Af-Gleitstückzähne 22 derart angebracht sind,

ίο daß sie mit den Statorzähnen elektromagnetisch zusammenwirken.

Jedes A'-Gleitstück-Polstück ist üblicherweise mit zwei oder mehreren Af-Gleitstückzähnen 22 versehen. Jedes Paar Af-Gleitstück-Polstücke ist von einem Af-Erregerspulen-Paar 23 und 23' umgeben.

Wird an die Anschlüsse der A'-Erregerspulen eine Spannung angelegt, entsteht ein magnetischer Fluß über die Af-Gleitstück-Polstücke, die Af-Gleitstückzähne, die Luftspalte und die angrenzenden Stator-

ao zähne, wodurch eine Anziehungskraft zwischen den A'-Gleitstückzähnen und den benachbarten Statorzähnen auftritt. Mittels dieser Anziehungskraft kann der Trägerrahmen 11 in eine ausgewählte Lage in Richtung der A"-Achse gebracht werden, indem den A'-Erregerspulen über die Versorgungsleitung Fx Steuerimpulse zugeführt werden.

F i g. 3 zeigt eine vom Stator 10 der F i g. 1 aus gesehene Unteransicht der Befestigungsplatte 16. Diese trägt fünf y-Gleitstück-Paare SYA, SYB... SY E.

Jedes y-Gleitstück besitzt ein Paar y-Gleiistück-Polstücke 31 und 31'. Die y-Gleitstückzähne 32 sind an die y-Gleitstück-Polstücke derart angebracht, daß sie mit den Statorzähnen elektromagnetisch zusammenwirken. Jedes y-Gleitstück-Polstück ist üblicherweise mit zwei oder mehreren y-Gleitstückzähnen 32 versehen, und von einem y-Erregerspulen-Paar 33 und 33' umgeben. Wenn an die Anschlüsse der y-Erregerspulen eine Spannung angelegt wird, tritt eine Anziehungskraft zwischen den y-Gleitstückzähnen und den Statorzähnen in der oben beschriebenen Weise auf. Auf Grund dieser Anziehungskraft kann die Befestigungsplatte 16 entlang der y-Achsenrichtung in eine ausgewählte Position gebracht werden, indem den y-Erregerspulen über die Versorgungsleitung Fy Steuerimpulse zugeführt werden. Die Anziehungskräfte, die an Hand der F i g. 2 und 3 erläutert wurden, ermöglichen es, daß die Befestigungsplatte 16 mit hoher Genauigkeit an jede gewählte Stelle auf der Oberfläche des Stators 10 gebracht werden kann.

F i g. 4 zeigt den Aufbau eines ausgebauten Af- bzw. y-Gleit Stückes 41 im Detail, wobei jedes Polstück fünf Gleitzähne aufweist.
Fig. 4B zeigt ein A"- bzw. y-Erregerspulen-Paar,

das von dem Af- bzw. y-Gleitstück abgenommen ist.

Die Anschlüsse 42 der Erregerspule sind mit der Steuerschaltung CC über die Versorgungsleitungen Fx bzw. Fy verbunden, wie die? F1 g. 1 zeigt.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild der Steuerschaltung CC. Das A^r-Gleitstück wird durch eine eigene Steuerschaltung CC und das y-Gleitstück durch eine andere Steuerschaltung CC angetrieben. Beide Steuerschaltungen haben das gleiche in Fig. 5 gezeigte Blockschaltbild. Die Steuerschaltung arbeitet folgendermaßen. Befehlsimpulse werden einem Erregersteuergerät 52 über eine Eingangsklemme 51 zugeführt. Das Erregersteuergerät 52 bestimmt die Ansprechreihenfolge der Erregerspulen des Gleitstückes,

und die Ausgangsimpulse des Erregersteuergerätes 52 erregen die ausgewählten Erregerspulen über Verstärker 53Λ, 53ß...53£ entsprechend der Ansprechreihenfolge. In F i g. 5 sind jeweils zwei Reaktanzelemente in Reihenschaltung verbunden und stellen ein Erregerspulen-Paar gemäß F i g. 4 B dar. Wenn eine umgekehrte Ansprechreihenfolge gewünscht wird, so werden die Befehlsimpulse der Eingangsklemme 54 zugeführt.

Die Fig. 6A, 6B und 6C zeigen das Prinzip eines Bewegungsablaufes des Trägerrahmens 11 in einer vergrößerten Darstellung. In den F i g. 6 A, 6 B und 6 C hat jedes ^-Gleitstück der Einfachheit halber nur zwei Gleitstückzähne, während jedes Gleitstück gemäß Fig. 2 und gemäß Fig. 4A fünf Gleitstückzähne besitzt. Darüber hinaus unterscheidet sich die Anordnung der ^-Gleitstücke gemäß den F i g. 6 A, 6 B und 6 C von der der .Y-Gleitstücke gemäß F i g. 2. Diese Abänderung ist ebenfalls nur vorgenommen worden, um die nachfolgende Erläuterung des Prinzips dieser Erfindung zu vereinfachen.

Selbstverständlich ist das Prinzip bezüglich der y-Gleitstücke, die auf der Befestigungsplatte 16 befestigt sind, dem in den F i g. 6 A, 6 B und 6 C dargestellten ähnlich. In der Zeichnung gibt das Bezugszeichen 61 die Statorzähne an, die den Stator 10 bilden. Eine Vielzahl von Statorzähnen 61 ist in der gleichen Zahnteilung, vorzugsweise 1 mm, in der .Y-Achsenrichtung angeordnet. Es soll bemerkt werden, daß auch eine Vielzahl von Statorzähnen 61 in der gleichen Zahnteilung, vorzugsweise 1 mm, in der y-Achsenrichtung derart angeordnet ist, daß die y-Gleitstücke entlang der y-Achse bewegbar sind. Die Zähne eines Gleitstückzahn-Paares, das am jeweiligen ΑΓ-GIeitstück angebracht ist, sind in der gleichen Zahnteilung »P« angeordnet. »P« gibt den Abstand der Teilung an, der vorzugsweise 1 mm beträgt. Die Teilung, in der die .Y-Gleitstücke angeordnet sind, ist zu Vs P gewählt (vgl. beispielsweise die vergrößerte Teilansicht, die durch den Kreis A in F i g. 2 umrahmt ist), wenn fünf A'-Gleitstücke SXA, SXB ... SXE vorhanden sind. Wenn der Trägerrahmen 11 durch drei ^-Gleitstücke SXA, SXB und S.YC angetrieben wird, sollte die Teilung zu Vs P gewählt werden. Der Bewegungsablauf soll im folgenden erläutert werden. Wenn die verstärkten Steuerimpulse vom Ausgang der Steuerschaltung CC (vgl. F i g. 5) an die λ'-Erregerspule geliefert werden, die am .Y-Gleitstück SXA angebracht ist, tritt zwischen dem Gleitstückzahn-Paar des .Y-Gleitstückes SXA und einem benachbarten Statorzahn-Paar eine Anziehungskraft auf. Diese ist durch die gedachten parallelen Linien 62 in F i g. 6 A angedeutet. Das .Y-Gleitstück SXA und damit der Trägerrahmen 11 bewegen sich in eine Stellung, bei der das Mittelteil der Gleitstückzähne und der Mittelteil der benachbarten Statorzähne 61 übereinander zu liegen kommen. Daraufhin werden zwei getrennte und verstärkte Steuerimpulse vom Ausgang der Steuerschaltung CC an die .Y-Erregerspule, die am AT-Gleitstück SXA an- βο gebracht ist, und an die .Y-Erregerspule, die am ^■-Gleitstück SXB angebracht ist, geliefert. Zwei Anziehungskräfte treten auf, die in Fig. 6B mit zwei Gruppen von parallelen Linien angedeutet sind. Die .Y-Gleitstücke SXA und SXB und damit auch der Trägerrahmen Il bewegen sich in eine Stellung, bei der der Mittelpunkt zwischen den Mittelteilen der Gleitzähne, die an den Gleitstücken SXA und SXP angebracht sind, und der Mittelpunkt zwischen den Mittelteilen von zwei gegenüberliegenden Statorzähnen (»1 übereinander zu liegen kommen. Zu diesem Zeitpunkt hat man eine Schrittbewegung des Trägerrahmens 11 entlang der .Y-Achsenrichtung erreicht und die Länge dieses einen Schrittes entspricnt Vio P. Wenn P zu 1 mm gewählt wird, so hat der Schritt eine Größe von 0,1 mm. Danach wird nur die Erregerspule, die am ΑΓ-Gleitstück SXB angebracht ist, erregt und das Y-Gleitstück SXB wird in eine Stellung bewegt, bei der der Mittelteil der Gleitzähne des Gleitstückes SXB und der Mittelteil der benachbarten Statorzähne 61 übereinander zu liegen kommen. Zu diesem Zeitpunkt hat man eine weitere Schrittbewegung des Trägerrahmens 11 um Vio P in gleicher Weise erhalten. F i g. 6 C zeigt die eingenommene Position. Wenn also die an den Y-Gleitstücken 5.Y/1, SXB . ..SXE angebrachten Erregerspulen in der Reihenfolge (SXA), (SXA, SXB), (SXB), (SXB, SXC), (SXC), (SXC, SXD), (SXD), (SXD, SXE), (SXE) und (SXE, SXA) erregt werden, so bewegt sich der Trägerrahmen 11 entsprechend den Erregungszuständen um jeweils Vio P entlang der A'-Achsenrichtung schrittweise fort. Es sei bemerkt, daß die Befestigungsplatte 16 ebenfalls schrittweise um jeweils ¹InP bei entsprechender Erregung entlang der y-Achse schrittweise vorwärtsbewegt wird, wenn die y-Gleitstücke in der folgenden Reihenfolge erregt werden: (SYA), (SYA, SYB), (SYB), (SYB, SYC), (SYC), (SYC, SYD), (SYD), (SYD, SYE), SYC), (SYC), (SYC, SYD), (SYD), (SYD, SYE), (SYE) und (SYE, SYA). Die Reihenfolge der Erregung der Erregerspulen beschränkt sich nicht auf die angegebene Reihenfolge. Beispielsweise sind Erregungszustände wie (SXA, SXB), (SXA, SXB, SXC), (SXB, SXC), (SXB, SXC, SXD), (SXC, SXD), (SXC, SXD, SXE), (SXD, SXE), SXD, SXE, SXA), (SXE, SXA) und (SXE, SXA, SXB) im Hinblick auf erhöhte Antriebskraft und verminderte Vibration im praktischen Betrieb vorzuziehen.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einei zweiten Ausführungsform des impulsgesteuerten Oberflächenmotors gemäß dieser Erfindung. Dei Unterschied zwischen der ersten und der zweiter Ausführungsform des impulsgesteuerten Oberflächenmotors besteht darin, daß die Befestigungsplatte It der zweiten Ausführungsform sowohl Af-Gleitstück« SXA, SXB... SX E, als auch y-Gleitstücke SYA SYB... SYE trägt, wie dies in F i g. 7 dargestellt ist während der Trägerrahmen 11 keine Y-Gleitstück< trägt. Das Prinzip des Bewegungsablaufes der X- unc der y-Gleitstücke ist jedoch das gleiche wie bei de; ersten Ausführungsform des impulsgesteuerten Ober flächenmotorsgemäß Fig. 1.

F i g. 8 zeigt ein Beispiel einer Unteransicht de Befestigungsplatte 16 vom Stator 10 der Fig. 7 au gesehen. In Fig. 8 sind die X- und die y-Gleitsrücki in d«r gleichen Weise wie in der bekannten Anord nung angebracht. Das bedeutet, daß die Y-Gleit stücke SXA und SXA' (ebenso SXB und SXB ... SXE und SXE') und die y-Gleitstücke SYA un< SYA' (ebenso SYB und SYB' ...SYE und SYE' durch Steuerimpulse, die über die Versorgungsleitun gen Fx und Fy geliefert werde i, jeweils gleichzeitig erregt werden, wie dies auch bei der bekannten Aus führungsform der Fall ist.

F i g. 9 zeigt in perspektivischer Sicht einen ry pichen impuheesteuerten Oberflächenmotor der bc

W I

kannten Art (US-PS 33 76 578). In F i g. 9 sind an der des Ätzvorganges Verunreinigungen absetzen und an-Befestigungsplatte 160 sowohl die AT-Gleitstücke haften. Die Abrundungen der Statorzä'hne 610 haben SXA, SXB ... SXE als auch die Y-Gleitstücke SYA, einen nachteiligen Einfluß auf die magnetische Kopp- SYB... SYE befestigt. Die Anordnung der X- und lung zwischen den Statorzähnen 710 und den Gleit-Y-Gleitstücke ist die gleiche wie in Fig. 8. Darüber 5 stück-Polstücken. Einer der Nachteile besteht darin, hinaus wird die Befestigungsplatte 160 nicht durch daß die Anziehungskräfte, die zwischen den Statorirgendein Tragelement, wie beispielsweise durch einen zähnen und den Gleitstückzähnen auftreten, verrin-Trägerrahmen 11 gemäß den F i g. 1 und 7, gehal- gert werden, und der andere Nachteil liegt darin, daß ten, sondern durch ein Luft- oder Flüssigkeitskissen die Befestigungsplatte 160 nicht mit genügend genauer getragen. Die Luft- bzw. die Flüssigkeitsströmung er- io Schrittlänge bewegt werden kann. Eine maximale zeugt das Luft- bzw. Flüssigkeitskissen zwischen der Anziehungskraft und eine sehr genaue Schritibewe-Befestigungsplatte 160 und dem Stator 100, so daß gung können erreicht werden, wenn die Skalenzähne ein konstanter kleiner Zwischenraum zwischen diesen derart geätzt werden, daß sie eine Form bilden, wie aufrechterhalten wird. Die Luft- bzw. die Flüssig- sie in Fig. 1OB strichliert angegeben ist. Die Auskeitsströmung wird durch ein flexibles Versorgungs- 15 Wirkungen der abgerundeten Statorzähne 610 sind rohr Fp zugeführt, wie dies F i g. 9 zeigt. dann am schlimmsten, wenn es bei der Herstellung

Fig. 1OA stellt eine vergrößerte perspektivische des Stators 100 notwendig ist, die Oberfläche des

Ansicht einer typischen Konstruktion eines Stators Stators nach dem Ätzvorgang zu schleifen, um diese

100 der bekannten Art dar. Die Statorzähne 610 vollständig eben auszubilden. Hierdurch variiert

werden hier von Hohlräumen 710 gebildet. Diese ao die Tiefe D (vgl. Fig. 10B) zwischen dem oberen und

sind in den orthogonal zueinander stehenden X- und dem unteren Ende der Statorzähne 61 in Abhängig-

Y-Achsenrichtungen in einer aus Fig. 1OA ersieht- keit davon, wieviel abgeschliffen wurde. Folglich

liehen gleichmäßigen Zahnteilung »P« angeordnet. ändert sich die Anziehungskraft zwischen den Stator-

Die Hohlräume 710 sind jeweils quadratförmig ge- zähnen und den Gleitstückzähnen entsprechend der

bildet, und infolgedessen haben die Seiten ab, ad, be as Änderung der Tiefe D.

und de jeweils die gleiche Länge. Da die Statorzähne In Fig. 11 ist eine Kurve gezeigt, die die Be- 610 aus magnetischem Material hergestellt sind, bil- Ziehung zwischen der Anziehungskraft und der det jeder Hohlraum 710 einen Bereich, in dem der Tiefe D darlegt. Hierbei gibt F die Hemmkraft in magnetische Fluß im Vergleich zu dem Bereich kg an, die eine Größe für die Anziehungskraft daraußerhalb dieser Hohlräume einem starken magne- 30 stellt, D ist in mm angegeben. Die Hemmkraft F tischen Widerstand ausgesetzt ist, wenn in die Sta- wurde mittels einer Kraft gemessen, die an dem ertorzähne 710 ein magnetischer Fluß eingeleitet wird. regten Gleitstück horizontal angreift, wenn dieses Die Hohlräume 710 können mit einem nichtmagne- sich zu bewegen beginnt. Aus F i g. 11 ist ersichtlich, tischen Material, wie Glas, Kunstharz, Aluminium daß die strichlierte Kurve starke Abweichungen der oder Messing, ausgefüllt sein (US-PS 34 57 482) oder, 35 Hemmkraft F in Abhängigkeil: der Tiefe D aufweist, weil Luft ebenfalls ein nichtmagnetischer Stoff ist, Es kann weiterhin erkannt werden, daß es schwierig auch in Form von durchgehenden Löchern gebildet ist, einen impulsgesteuerten Oberflächenmotor hersein. Die Af-Achse verläuft nach rechts und nach zustellen, der eine starke und gleichmäßige Hemmlinks, während die Y-Achse nach oben und nach kraft aufweist, was gleichbedeutend mit einer star- · unten verläuft. Der mit »dehg« bezeichnete quadra- 40 ken und gleichmäßigen Antriebskraft ist, wenn man tische Teil stellt einen Teil eines Statorzahns 610 dar, berücksichtigt, daß die Tiefe D einen großen Vawenn sich das ^-Gleitstück in der X-Achsenrichtung riationsbereich infolge des Schleifvorganges bekommt, bewegt, und der mit »befe« bezeichnete quadratische Der nachteiligste Effekt kommt jedoch, wie bereits Teil stellt einen Teil eines Statorzahns 610 dar, wenn oben beschrieben wurde, von den Abrundungen, die sich das Y-Gleitstück in der Y-Achsenrichtung be- 45 an den Ecken der Skalenzähne auftreten, wegt. Mit anderen Worten, wirken die Reihen der Fig. 12 zeigt eine schematische Ansicht zur Er-Statorzähne 610, die durch Pfeile Xl, Xl, X3, läuterung der Anordnung von Statorzähnen gemäß X 4, ... gekennzeichnet sind, mit den Gleitzähnen dieser Erfindung. Es sei angenommen, daß in Fig. 12 der A'-Gleitstücke zusammen, und die Reihen der die Oberfläche des Stators eine Gruppe von Einheiten Statorzähne 610, die durch Pfeile Yl, Yl, Y3, 50 bildet, die in Schritten entlang der /-Linie und in YA, ... angedeutet sind, wirken mit den Gleitzähnen Schritten entlang der /-Linie unterteilt sind. In der der Y-Gleitstücke zusammen. Zeichnung entsprechen die kreuzweise schraffierten

Wenn an der Oberfläche des magnetischen Ma- Einheiten, das sind die Einheiten, die durch die Austerials zahlreiche Hohlräume 710 zur Bildung der drücke U_(ii__t), CZ^y_-1, bezeichnet sind, wobei /= 1, Statorzähne an der Oberfläche des Stators 100 er- 55 2,3... und/= 1, 2, 3 ... ist, dem Bereich der Hohlzeugt werden, gemäß Fig. 1OA, ist hierfür ein Ätz- räume 710 in der bekannten Anordnung nach prozeß geeigneter als ein mechanischer Bearbeitungs- Fig. 10 A. Dabei entsprechen die Bereiche, die durch prozeß. Es ist jedoch sehr schwierig, derartige Hohl- t/,_t}) gekennzeichnet sind, wobei i = 1, 2, 3 ... und räume in der gewünschten Form zu erhalten, weil die / = 1, 2, 3 ... ist, außer den durch die Ausdrücke Bereiche, die abgeätzt werden sollen, sehr klein sind. 60 l/_(7t8)!)2, V_{n + 9k}i_A, U_is+_Sk)ti, U<s+Bki* gekennzeich-AIs Folge davon tritt ein Ätzmuster auf, wie es in neten, wobei k=0, 1, 2, 3 ... ist, den Statorzähnen, Fig. 1OB gezeigt ist. Fig. 1OB ist eine vergrößerte die elektromagnetisch mit den Gleitzähnen der X-Querschnittsansicht entlang der Linie 10B-IOB der Gleitstücke zusammenwirken; die durch U_t„ mit Fig. 1OA. Die gestrichelten Linien geben die ge- i= 1, 2, 3 ... und /= 1, 2, 3 ... gekennzeichneten wünschte Form an. Aus Fig. 1OB ist ersichtlich, daß 65 Bereiche außer den Bereichen t/_l(1«.₈n> #4(5♦en» die Schulterteile nicht rechteckig werden, sondern ^e(s*B'" ^e'7*8'^ ™* / = 0, 1, 2, 3 ... entsprechen abgerundet sind. Die Basisteile sind ebenfalls nicht den Statorzähnen, die elektromagnetisch mit den nchteckig, sondern abgerundet, weil sich während Gleitstücken der Y-Gleitstücke zusammenwirken.

609640/206

Die kreuzweise schraffiert dargestellten Hohlräume sind durch einen Ätzvorgang gebildet und wie zuvor bereits gesagt, sehr klein, üblicherweise 1 mm X 1 mm. Die Abrundung an den Kanten der Skalenzähne wird dadurch verursacht, daß die Hohlräume zu klein sind. Die Abrundung wirkt sich, wie gesagt, nachteilig auf die magnetische Kopplung zwischen den Skalenzähnen und den Gleitstückzähnen aus. Gemäß dieser Erfindung sind zwischen die in Fig. 12 kreuzweise schraffiert dargestellten Hohl- ίο räume weitere Hohlräume geführt, die in Fig. 12 durch Schraffuren von links nach rechts und von rechts nach links gekennzeichnet sind. Diese weiteren Hohlräume entsprechen also den Bereichen (U₁₄),

(l>3.e). (ViJ. Via (t>7.u). (Vm) ^bzw· ^{den Oe}- ¹S reichen (I/_til), (l/_M), (UJ, (U₄₁₁₁), (£/,,,), (U_8i7),

<V_1M),(V_UJ...

Zum besseren Verständnis bezüglich der genannten Hohlräume wird auf F i g. 13 A verwiesen, in der jeweils die lange Seite der rechteckig ausgebildeten ao Hohlräume 81 parallel zur ΛΤ-Achsenrichtung Hegt und jeweils die lange Seite der rechteckig ausgebildeten Hohlräume 82 parallel zur Y-Achsenrichtung liegt; diese beiden Arten von Hohlräumen sind von den Statorzähnen61 gefaßt. Fig. 13B ist eine per- as spektivische Teilansicht entsprechend Fig. 13A. Es sei bemerkt, daß der Bereich der Hohlräume 81 und 82 dreimal größer als der der Hohlräume der bekannten Ausführungsform ist, obwohl die Zahnteilung »P« der Statorzähne 61 nicht vergrößert ist. Selbstverständlich stimmt die Zahnteilung »P« der X- und Y-Gleitstückzähne mit der bereits obenerwähnten Zahnteilung »P« überein.

Beim Ätzvorgang bekommt man eine um so genauer dem Plan entsprechende Ätzform, je größer der Bereich der Hohlräume ist. Die durch eine schraffierte QuerschnittsansichtC-C in Fig. 13A dargestellte Form zeigt, daß im Vergleich zu Fig. 1OB keine Abrundungen an den Schultern und den Basisteilen der Statorzähne61 auftreten. In Fig. 1OB entspricht die gewünschte Form, bei der die Kanten der Schultern und der Basisteile rechteckig sind, der strichliert dargestellten Form. Bei einer derartigen Form der Statorzähne wird eine kräftige und gleichmäßige Hemmkraft F erzielt, wenn die Statorzähne teilweise abgeschnitten werden, um die Hohlräume zu erzeugen, wie sie durch die Schraffur von links nach rechts und von rechts nach links dargestellt sind. Darüberhinaus besitzt diese Hemmkraft F trotz eines vom Schleifvorgang herrührenden großen Änderungsbereiches der Tiefe »D« eiien kleinen Änderungsbereich.

In Fi g. 14 ist eine Kurve angegeben, die den Zusammenhang zwischen der Hemmkraft F und der Tiefe »D« zeigt, wenn der Stator gemäß dieser Erfindung und das übliche Gleitstück verwendet wird, das bereits im Experiment zur Beschreibung der Arbeitscharakteristik gemäß der Fig. 11 verwendet wurde. In Fig. 14 stellt die ausgezogene Kurve die Arbeitscharakteristik der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung und die gestrichelte Kurve die Arbeitscharakteristik der bekannten Anordnung dar, wobei letztere mit der Kurve gemäß Fig. 11 übereinstimmt. Aus Fig. 14 ist der Vorteil, der mit dieser Erfindung erreicht werden kann, klar zu erkennen. Dei erfindungsgemäße impulsgesteuerte Oberfiächenmotoi weist im Vergleich zu dem bekannten Oberflächenmotor unabhängig von einer Variation der Tiefe »D«. die durch den Schleifvorgang bedingt ist, eine vergrößerte und gleichmäßige Antriebskraft auf. Dei Stator des Oberflächenmotors, der zu einer derartiger großen und gleichmäßigen Antriebskraft führt, kanr mittels eines gewöhnlichen Ätzvorganges hergestell werden.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

sammenwirkL Auf diese Weise kann sich das zweite Patentansprüche: Gleitstück an jede ausgewählte Stelle des Stators weich bewegen. Der Bewegungsvorgang des zweiten

1. Impulsgesteuerter Oberflächenmotor mit Gleitstückes ist sehr nützlich, wenn der impulsgeeinem Stator, der auf einer seiner Oberflächen in S steuerte Oberflächenmotor beispielsweise in Zusambestimmten Abständen in zwei aufeinander senk- menhang mit einem automatischen Fertigungssystem rechten Richtungen erste und zweite Statorzähne benutzt wird, das eine feine Bearbeitungssteuerung bildendes magnetisches und unmagnetisches Ma- ohne Handbetrieb voraussetzt. Für den Fall, daß ein terial aufweist und mit einem über der Oberfläche derartiger Bewegungsablauf benötigt wird, besitzt der des Stators angeordneten beweglichen, zwei Gleit- 10 bekannte Motor einen Stator mit zwei Arten von stücke enthaltenden Teil, wobei jedes Gleitstück Statorzähnen auf der gleichen Oberfläche des Stators, Erregerspulen und erste bzw. zweite Gleitzähne nämlich eine, die mit dem einen sich in der ersten aufweist und das bewegliche Teil durch jeweils Richtung bewegenden Gleitstück elektromagnetisch eines der Gleitstücke in einer der beiden Rieh- zusammenwirkt und eine weitere, die mit dem tungen verschiebbar ist, dadurch ge kenn- 15 anderen, sich in der zweiten Richtung bewegenden zeichnet, daß das nicht magnetische Material Gleitstück elektromagnetisch zusammenwirkt, auf der Oberfläche des Stators (10) in recht- Im bekannten Fall (US-PS 36 56014) werden zwei

eckigen Bereichen mit einem Kanteuverhältnis un- Arten von Statorzähnen in Form eines Gitters dagieich Eins angeordnet ist und daß erste recht- durch erzeugt, daß in kleinen vorbestimmten Abstäneckige Bereiche (Hohlräume 81) mit ihren Lang- ao den zahlreiche kleine quadratische Hohlräume auf seiten para.lel zur ersten Richtung (X) und zweite der Oberfläche des Stators in zur ersten Richtung rechteckige Bereiche (Hohlräume 82) mit ihren parallelen Linien und in Reihen, die parallel zur zwei-Langseiten parallel zur zweiten Richtung[Y) an- ten Richtung verlaufen, gebildet werden. Zur Erzeugeordnet sind, wobei die ersten Statorzähne (61) gung dieser zahlreichen kleinen quadratischen Hohlzwischen benachbarten ersten rechteckigen Be- »5 räume auf der Oberfläche ist ein Ätzprozeß geeigneter reichen und die zweiten Statorzähne (61) zwischen als andere Bearbeitungsprozesse. Es ist jedoch benachbarten zweiten rechteckigen Bereichen ge- schwierig, Hohlräume der gewünschten Form herbildet sind. zustellen, wenn sie sehr klein sind. Insbesondere ist

2. Impulsgesteuerter Oberflächenmoto:r nach es sehr schwierig, die Bereiche der Ecken der Hohl-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 30 räume rechtwinkelig zu machen. Die Ecken, die rechtersten und zweiten !achteckigen Bereiche aus winkelig sein sollten, sind abgerundet. Die abgerun-Hohlräumen (81, 82) bestehen. deten Ecken haben einen nachteiligen Einfluß auf die

3. Impulsgesteuerter Oberflächenmotor nach elektromagnetische Kopplung zwischen dem Gleit-Ansprurli 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stück und der Skala und damit auch auf die Arbeits-Hohlräume (81, 82) als durchgehende Löcher aus- 35 charakteristik des impulsgesteuerten Oberflächengebildet sind. motors.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Stator eines impulsgasteuerten Oberflächenmotors zu schaffen, der zur Erzielung einer starken, gleichmäßigen Antriebs-

40 kraft rechtwinkelige Eckbereiche aufweist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Der erfindungsgemäße impulsgesteuerte Ober-

Die Erfindung bezieht sich auf einen impulsge- 45 flächenmotor weist im Vergleich zu dem bekannten Heuerten Oberflächenmotor mit einem Stator, der Oberflächenmotor unabhängig von einer Variation «uf einer seiner Oberflächen in bestimmten Abstän- der Tiefe der Hohlräume, die durch den Herstellungsden in zwei aufeinander senkrechten Richtungen erste Vorgang bedingt ist, eine vergrößerte und gleich- und zweite Statorzähne bildendes magnetisches und mäßige Antriebskraft auf. Außerdem kann der Stator unmagnetisches Material aufweist und mit einem über 50 des Oberflächenmotors, der zu einer derartigen großen der Oberfläche des Stators angeordneten beweglichen, und gleichmäßigen Antriebskraft führt, mittels eines twei Gleitstücke enthaltenden Teil, wobei jedes Gleit- gewöhnlichen Ätzvorgangs hergestellt werden, itück Erregerspulen und erste bzw. zweite Gleitzähne Die Erfindung wird nachstehend an Hand von

aufweist und das bewegliche Teil durch jeweils eines 14 Figuren beispielsweise näher erläutert. Es zeigt der Gleitstücke in einer dpr beiden Richtungen ver- 55 F i g. 1 eine erste Ausführungsform eines impulsschiebbar ist. gesteuerten Oberflächenmotors gemäß dieser Erfin-

Ein derartiger impulsgesteuerter Oberflächen motor dung in perspektivischer Ansicht, ist aus der US-PS 36 56 014 bekannt. F i g. 2 die Unteransicht des in F i g. 1 dargestell-

Das bewegliche Teil kann sich entsprechend den ten Trägerrahmens,

Impulsen der Steuerschaltung in einer Richtung auf 60 Fig. 3 die Unteransicht der in Fig. 1 dargestellder Oberfläche des Stators in kleinen Schritten be- ten Befestigungsplatte,

wegen. Üblicherweise ist ein impulsgesteuerter Ober- Fig. 4A ein ausgebautes Gleitstück gemäß Fig. 1

flächenmotor mit einem ersten Gleitstück, das sich in im Detail,

einer ersten Richtung bewegt, und einem auf dem er- Fig. 4B ein Erregerspulen-Paar, das vom Gleiteten Gleitstück laufenden zweiten Gleitstück, das sich 65 stück gemäß F i g. 1 abgenommen wurde, in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten F i g. 5 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung ge-

Richtung bewegt, sowie mit einem Stator versehen, maß dieser Erfindung, der mit beiden Gleitstücken elektromagnetisch zu- Fig. 6A, 6B und 6C vergrößerte Seitenansichten