DE2459743A1

DE2459743A1 - Dreh-schiebe-durchfuehrung

Info

Publication number: DE2459743A1
Application number: DE19742459743
Authority: DE
Inventors: Eckhard Kellner; Josef Dr Kemmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-18
Filing date: 1974-12-18
Publication date: 1976-06-24

Description

-Dreh-Schiebe-Durchführung Die Erfindung betrifft eine Dreh-Schiebe-Durchführung für Vakuum- oder Flüssigkeitsbehälter als Zusatzpatent zur Patentanmeldung Akt. Z. P 24 51 718.8.
Derartige Vorrichtungen dienen dazu, Dreh-Schiebe-Bewegungen in abgeschlossene Gefäße zu übertragen.
Dreh-Schiebe-Bewegungen durch eine Behälterwand, beispielsweise in einen Vakuumbehälter, werden üblicherweise mit Hilfe von O-Ring gedichteten Wellen übertragen. Diese Anordnungen weisen jedoch eine Reihe von Mängel auf. So setzt die geringe Dreh-Schiebe-Belastbarkeit der O-Ringe sowohl der Drehzahl als auch dem Schubweg eine Grenze. Da die O-Ringe mit Fetten geschmiert werden müssen und immer eine gewisse Beckrate aufweisen, sind diese Dreh-Schiebe-Durchführungen für ausheizbare UHV-Anlagen nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dreh-Schiebe-Durchführung anzugeben, die diese Mängel nicht aufweist und einfach in der Konzeption ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dreh-Schiebe-Bewegung mit Hilfe eines Magnetfeldes durch eine nicht magnetisierbare Gehäusewand auf ein zweites Magnetsystem übertragen wird. Dafür eignet sich insbesondere ein Dreh-Schiebe-Motor, zwischen dessen Rotor und Statorteile sich ein einseitig geschlossenes zylinderförmiges Gefäß aus nicht magnetisierbarem Material, vorzugsweise VA befindet, welches an seinem offenen Ende mit einem Flansch versehen ist. Mit Hilfe dieses Flansches kann die Dreh-Schiebe-Durchführung mit einem Vakuumgefäß oder einer anderen Apparatur verbunden werden.
Definierte Position und Winkeleinstellung lassen sich erzielen, wenn man als Dreh-Schiebe-Motor ein System verwendet, welches aus Schrittmotorsegmenten zusammengesetzt ist und im Innern einen Rotor aus Permanentmagneten besitzt. Bei Verwendung einer geeigneten elektronischen Steuerung lassen sich Dreh-, Schiebe- und Dreh-Schiebe-Bewegungen in weiten Grenzen variieren. Die Bewegung kann nach Wunsch in jeder Position angehalten werden.
Einfache mechanische Versionen lassen sich erstellen, wenn das äußere Magnetfeld ebenfalls aus einem oder mehreren Permanentmagneten besteht und linear bzw. zirkular bewegt werden kann.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß die Anordnung völlig öl- und fettfrei ist und daß sie, da keine O-Ringe notwendig sind, ausgeheizt werden kann. Bei Verwendung von Metalldichtungen für den Plansch ist das Gerät auch für lJHV-Anlagen geeignet.
Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der Schubweg durch Hinzufügen weiterer Statorsegmente vergrößert werden kannw Schließlich ist das Gerät in seinen Grundelementen so konstruiert, daß wahlweise eine mechanische oder elektromagnetische Übertragung der Dreh-Schiebe-Bewegung möglich ist. Zu diesem Zweck braucht nur das Stator-Spulensystem durch ein i'ermanentmagnetsystem ersetzt zu werden.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Das Grundelement besteht nach Fig. 1 aus einem einseitig geschlossenen am offenen Ende mit einem Plansch (9) versehenen zylinderförmigen Gefäß (7) aus nicht magnetisierbarem Material, vorzugsweise VA-Stahl. Im Innern dieses Rohres gleitet auf Kugelführungsbuchsen (4) ein Yermanentmagnet (f), der die Dreh-Schiebe-Bewegung über eine welle (6), die durch die Kugelführungsbuchsen (8) geführt wird, übertragen kann.
Im Ausführungsbeispiel 1, dargestellt in Fig. 2, wird die Dreh-Schiebe-Bewegung elektromagnetisch wie bei einem Dreh-Schiebe-Motor erzeugt. Zu diesem Zweck befinden sich außen auf dem Zylindergefäß (7) eine Reihe von Statorsegmenten S 1, S 2....
S 8 eines Schrittmotors, die so dimensioniert sind, daß der Rotor (3) etwa zwei Segmente (oder mehr) ausfüllt. Die Umdrehungszahl des Rotors kann mit der von Schrittmotoren her bekannten Technik in weiten Grenzen einschließlich des Stillstandes in einer gewissen Winkelposition verändert werden.
Zur Erzielung einer Schiebe-Bewegung wird der Strom in dem Statorsegment S 1, in dem sich der Rotor (3) befindet, erniedrigt und gleichzeitig im daneben liegenden Segment S 2 erhöht usw..
Der Rotor (3) kann auf diese Weise durch alle Segmente hin- und hergeschoben werden. Bei richtiger Anordnung der Statorsegmente sind alle Bewegungen von einer Rotation über eine Dreh-Schiebe-Bewegung bis zu einer einfachen Schiebe-Bewegung möglich.
Schließlich ist es möglich, durch entsprechende elektronische Schaltung die Dreh-, Schiebe- und Dreh-Schiebe-Bewegung zu programmieren.und in vorgewählten Positionen zu unterbrechen.
Um ein genaues Mitführen des Rotors (3) in axialer Richtung zu erzwingen, ist sein Magnetfeld an den Stirnseiten durch geringfügiges Abdrehen abgeschwächt, so daß in dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 2 die maximale Feldstärke auf der Breite eines Statorsegmentes erreicht wird.
Zur Wärme abfuhr kann die ganze Anordnung mit einem Kühlkörper (5) und evtl. einem Axiallüftergebläse (1) ausgerüstet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel 2 nach Fig. 3 wird auf das Zylindergefäß (7) ein dreh- und verschiebbares Permanentmagnetsystem, bestehend aus einem Ringmagneten (16) gesetzt.
Mit Hilfe des Feststellringes (10) und eines 0-Ringes (11) kann der Magnethaltering (12) auf dem Zylinder (7) fixiert werden. Der Magnet (16) kann in dieser Position mit Hilfe einer Magnethülse (15) und eines im Haltering (12) gleitenden Ansatzes (13) gedreht werden. Die Drehposition kann ebenfalls arretiert werden, und zwar mit Hilfe des Feststellringes (14).
Zur Einstellung der axialen Verschiebung dient eine Millimeterskala (8) auf dem Zylindermantel (7). Die Winkelposition kann auf der Winkelskala (17) abgelesen werden.
Im Ausführungsbeispiel 3 nach Pig. 4 wird über das Zylinderrohr (7) eine Anordnung geschoben und mit einer Schraube (27) fixiert, die unabhängige und definierte Dreh- bzw. Schiebe-Bewegungen gestattet. Die Schiebe-Bewegung kann mit Hilfe eines Präzisionsdrehknopfes (19) mit Skalenanzeige über ein Getriebe (20) und eine Gewindestange (23) auf den Magneten (16) übertragen werden. Der Magnet (16) weist zu diesem Zweck eine Bohrung auf, in der eine Gewindehülse (24) befestigt ist.
Die Rotationsbewegung kann durch Drehen am Außenmantel (30) übertragen werden. Die Kugellager (21) und (26) erlauben eine reibungsarme Rotation. Die Winkelposition (29) kann auf dem Außenmantel (30) abgelesen werden. Der feststehende Teil (25) besitzt eine Schraube (28), mit deren Hilfe sich die Winkelstellung arretieren läßt.
Das Schaltbild einer elektronischen Steuerung der elektrischen Dreh-Schiebe-Durchführung (Dreh-Schiebe-Motor) ist in Fig. 5 dargestellt. Die Umdrehungszahl des Rotors wird durch Ansteuern der Magnetpole Pl, P2, P3 und P4 der Schrittmotorsegmente Si (i = 1, 2 8) mit handelsüblicher Elektronik geregelt. Dabei werden durch geeignete Steuersignale die Transistoren Til, i2, Ti3 und Ti4 (i = 1, 2 8) in Durchlaßrichtung geschaltet. Soll sich der Rotor im Segment S1 drehen, so ist der Transistor T1 in Durchlaßrichtung gepolt.
Für eine axiale Verschiebung des Rotors wird T1 allmählich gesperrt und T2 auf Durchlaß geschaltet usw..
Die Steuersignale liefert ein ADO mit einer der Anzahl der Spulensegmente Si entsprechenden Zahl von Ausgängen Ai.
Durch die Widerstände Ri und die Kapazitäten Ci werden die Rechtecksignale aus dem ADC umgeformt, so daß ein kontinuierliches Umschalten von Ti auf (Ti + Ti+l) und Di+-1 möglich ist.
Das dem ADC zugefiihrte Steuersignal für die axiale Schiebebewegung besteht aus einer mit einem Sägezahn überlagerten Gleichspannung.

Claims

I)atentansprüche

K 1.)Dreh-Schiebe-Durchführung d a d u r c h gek e k e n n -z z e i c h n e t , daß sich innerhalb eines einseitig geschlossenen zylinderförmigen Rohres (7) aus nicht magnetisierbarem Material, vorzugsweise VA-Stahl, ein beweglicher Permanentmagnet (3) befindet, der mit Hilfe eines äußeren elektromagnetischen Feldes oder eines Permanentmagneten (16) zirkular und linear bewegt werden kann.
2. Dreh-Schiebe-Durchführung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das zylinderförmige Rohr (7) bündig oder über einen Flansch (9) an eine Vakuumapparatur angeschlossen werden kann und daß die Dreh-Schiebe-Bewegung mit Hilfe eines Magneten (3) und einer Welle (6) übertragen werden kann.
3. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß als äußeres Magnetsystem das Statorsystem (S 1, S 2 ....) eines Dreh-Schiebe-Motors verwendet wird, das vorzugsweise aus Statorteilen von Schrittmotoren nach dem Baukastensystem zusammengesetzt ist.
4. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Rotor (3) an seinen Stirnseiten mit Kugellagern (4) versehen ist, die ein reibungsarmes Gleiten auf dem Innenteil des Zylinders (7) ermöglichen und daß die Welle (6) über eine Kugelführungsbuchse (8) geführt. wird.
5. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Rotor (3) etwa doppelte Statorsegment-Länge hat und daß das Magnetfeld des Rotors (3) auf der Länge eines Statorsegmentes homogen und an den Rändern inhomogen schwächer ist, um eine präzisere Steuerung der Schiebe-Bewegung zu ermöglichen.
6. Dreh-Schiebe-Durchführung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein inhomogenes Magnetfeld an den Stirnseiten des Rotors (3) durch geringfügiges Abdrehen erreicht wird.
7. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß zur Erzielung einer gleichmäßigen Schiebe-Bewegung Statorsegmente gewählt werden-können, die viel schmäler als der Rotor sind und daß zur Steigerung des Drehmomentes mehrere Statorsegmente elektrisch gleichzeitig (parallel) angesteuert werden.
8. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß es durch geeignete elektronische Steuerung möglich ist, Dreh-, Schibe- und Dreh-Schiebe-Bewegungen unabhängig oder abhängig voneinander, gleichmäßig oder beschleunigt auszuführen und an jeder gewünschten Winkel-und Schiebe-Position anzuhalten und zu beginnen.
9. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß mit Hilfe der Statorsegmente oder spezieller Kontrollsegmente zwischen den Statorsegmenten ein elektronisches Abfragen der Position des Rotors möglich ist.
10. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß als äußeres Magnetsystem ein Permanentmagnet (16) verwendet wird, der durch entsprechende Anordnungen per Hand oder Motorkraft zirkular oder linear bewegt werden kann.
11. Dreh-Schiebe-Durchführung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das äußere Magnetsystem (16) ringförmig gestaltet ist und in einer Magnetführungsbuchse (15) sitzt, die mittels einer Führung (13) in einem Haltering (12) rotieren kann.
12. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Haltering (12) mit Hilfe einer Rändelschraube (10) auf dem Außenmantel (7) festgezogen werden kann unddaß auch die Winkelstellung mit Hilfe des Rändelringes (14) fixiert werden kann.
13. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r-c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Außenmantel (7) mit einer Millimetereinteilung (18) in axialer Richtung vershen ist und daß an der einen Stirnseite der Magnethülse (15) eine Winkelskala (17) angebracht ist.
14. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c Ii n e t daß das äußere Magnetsystem aus einem ringförmigen Permanentmagneten (16) besteht, der mit einer Bohrung versehen ist, in der eine Gewindehülse (24) steckt, mit deren Hilfe der Magnet (16) über eine Gewindestange (23), ein Zahnradgetriebe (20) und einen Präzisionsdrehknopf (19) mit Skaleneinteilung linear verschoben werden kann.
15. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das äußere System mittels einer Schraube (27) auf dem Zylindermantel (7) befestigt werden kann und daß der starre Teil (25) eine Schraube (28) aufweist, die dazu dient, den drehbaren Teil (30) in einer bestimmten Winkelposition zu arretieren.
16. Dreh-Schiebe-Durchfuhrung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Drehbewegung durch das Drehteil (30) übertragen wird, das reibungsarm auf den beiden Kugellagern (21) und (26) gelagert ist.
17. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der feststehende Teil (25) über das Kugellager (26) mit dem Drehteil (30) verbunden ist.
18. Dreh-Schiebe-Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das drehbare Teil (30) eine Winkelskala (29) besitzt, die mit einer Markierung auf dem feststehenden Teil (25) zur Deckung gebracht werden kann.