DE2462599C2

DE2462599C2 - Stepper motor

Info

Publication number: DE2462599C2
Application number: DE19742462599
Authority: DE
Inventors: Karl 7021 Stetten Glaser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1974-12-23
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2462599B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schrittmotor mit wenigstens einem in einem Gehäuse angeordneten Elektromagneten, einer im Gehäuse drehbar gelagerten Welle, auf der drehfest ein Rotor angeordnet ist, der seinerseits drehfest mit einem auf der Welle längsverschieblich angebrachten, mit den Elektromagneten zusammenarbeitenden Anker verbunden ist, einem ersten zur Welle konzentrischen gehäusefesten Kugellaufbahnring und einem damit zusammenwirkenden, drehbar im Gehäuse gelagerten zweiten Kugellaufbahnring, zwischen denen Kugeln angeordnet sind und deren ">o Laufbahnen derart ausgebildet sind, daß eine axiale Kraft auf den drehbaren Kugellaufbahnringen eine Drehbewegung desselben zur Folge hat, mit einem den drehbaren Kugellaufbahnring hintergreifenden Flansch an dem Anker, der eine Stirnverzahnung mit schrägen 5^r> Flanken trägt, die mit einer entsprechenden Stirnverzahnung des drehbaren Kugellaufbahnringes zusammenwirkt, mit dem drehbaren Kugellaufbahnring eine Vorspannung entgegen der durch den Anker bewirkten Drehrichtung erteilenden Rückstellfedern und mit einer «' die Schritte bestimmender, aus einem Rastring und einer mit dem Rotor in Verbindung stehenden Rastkugel bestehenden Rastvorrichtung, wobei der zweite Kugellaufbahnring auf der den Kugellaufbahnen entgegengesetzten Seite sich axial von diesem wegerstreckende '■> erste Zapfen aufweist, die in angepaßte Umfangsschlitze eines ringförmigen Federgehäuses eingreifen, und das Federgehäuse auf der den Umfangsschlitzen gegenüberliegenden Seite mehrere offene, in Umfangsrichtung verlaufende, gleiche Nuten aufweist, in die jeweils eine Druckfeder lose eingelegt ist, an deren einem Ende jeweils einer der ersten Zapfen anliegt, und wobei die offenen Seiten der die Druckfedern aufnehmenden Nuten abgedeckt sind und wobei zwischen zwei benachbarten Umfangsschlitzen auf der von dem zweiten Kugellaufbahnring abgewandten Seite des Federgehäuses in dem Federgehäuse Sacklöcher vorgesehen sind, in die zweite Zapfen passend eingreifen, und wobei zu einer senkrecht zur Motorachse gelegten Symmetrieebene ein zweiter Schrittmotor angeordnet ist und die Welle und der Rotor für beide Schrittmotoreinheiten gemeinsam sind nach Patent 23 20 628.The invention relates to a stepper motor with at least one electromagnet arranged in a housing, a shaft rotatably mounted in the housing, on which a rotor is arranged non-rotatably, which in turn is non-rotatably connected to an armature that is longitudinally displaceable on the shaft and cooperates with the electromagnets, a first Ball raceway ring, which is concentric to the shaft, is fixed to the housing and is rotatably mounted in the housing rotatable ball raceway ring engaging behind flange on the armature, which ^{carries a spur toothing with inclined 5 r} > flanks, which cooperates with a corresponding spur toothing of the rotatable ball raceway ring, with the rotatable ball raceway ring a bias against the durc h the armature caused the direction of rotation imparting return springs and with a «'determining the steps, consisting of a locking ring and a locking ball connected to the rotor, the second ball race ring on the opposite side of the ball raceways axially extending away from this'■> first Has pins that engage in adapted circumferential slots of an annular spring housing, and the spring housing on the side opposite the circumferential slots has several open, circumferential, identical grooves in each of which a compression spring is loosely inserted, at one end of which one of the first pins and the open sides of the grooves receiving the compression springs are covered and blind holes are provided in the spring housing between two adjacent circumferential slots on the side of the spring housing facing away from the second ball raceway ring, into which the second pegs fit ifen, and a second stepping motor is arranged on a plane of symmetry perpendicular to the motor axis and the shaft and the rotor for both stepping motor units are common according to patent 23 20 628.

Nach dem Stand der Technik und auch nach dem Hauptpatent bestehen die Kugellaufbahnringe aus Metall. Dies führt jedoch bei dem mit einer Stirnverzahnung versehenen Kugellaufbahnring zu einer aufwendigen Herstellung, weil zum einen an diesem die in die Federgehäuse eingreifenden Zapfen und die Stirnverzahnung vorgesehen sein müssen.According to the state of the art and also according to the main patent, the ball race rings consist of Metal. However, in the case of the ball raceway ring provided with a spur toothing, this leads to an expensive one Production, because on the one hand the pins engaging in the spring housing and the spur teeth on this must be provided.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den Federgehäusen zugewandten Kugellaufbahnringe mit weniger Aufwand herstellen zu können.The present invention is based on the object of the ball raceway rings facing the spring housings to be able to manufacture with less effort.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die den Federgehäusen zugewandten Kugellaufbahnringe als Kunststoff-Metall-Verbundteil ausgebildet sind.To achieve this object, the invention provides that the ball raceway rings facing the spring housings are designed as a plastic-metal composite part.

Vorzugsweise bestehen die Kugellaufbahnringe aus zwei flach aufeinandergelegten und fest miteinander verbundenen Ringen, wobei der die Kugellaufbahnen enthaltende Teilring aus Metall, der die Zapfen und die Stirnverzahnung aufweisende Teilring aus Kunststoff besteht Aufgrund dieser Ausbildung ist ein leichter und genauer Lauf der Kugeln auch noch nach langer Betriebsdauer gewährleistet, während die Zapfen und die Stirnverzahnung auf einfache Weise beim Aufspritzen des Kunststoffes mit hergestellt werden. Zur Verbesserung der Befestigung des Kunststoffringes am Metallring sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Metall-Teilring auf seinem Umfang verteilt Bohrungen aufweist, in die Haltezapfen des Kunststoff-Teilringes im Paßsitz eingreifen. Die Kunststoffzapfen werden ebenfalls beim Umspritzen des Metallteiles gleich mitgespritzL Es ist ausreichend, wenn zwischen je zwei Kugellaufbahnen eine Bohrung mit Haltezapfen angeordnet ist.The ball raceway rings preferably consist of two flat one on top of the other and firmly together connected rings, the ball races containing partial ring made of metal, which the pin and the Partial ring having spur teeth is made of plastic accurate running of the balls is guaranteed even after a long period of operation, while the pins and the spur teeth can be produced in a simple manner when the plastic is sprayed on. To the Improvement of the fastening of the plastic ring on the metal ring provides an advantageous development of the Invention before that the metal partial ring has bores distributed on its circumference, in the retaining pin of the plastic partial ring engage in a snug fit. The plastic pins are also used during overmolding of the metal part is injected at the same time L It is sufficient if a hole with a retaining pin is arranged between every two ball races.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigtThe invention is described below, for example, with reference to the drawing; in this shows

F i g. 1 einen Axialschnitt eines Schrittmotors gemäß der Erfindung undF i g. 1 shows an axial section of a stepping motor according to the invention and

Fig.2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kugellaufbahnringes.2 shows a side view of an inventive Ball race ring.

Nach F i g. 1 ist in einem zylindrischen Gehäuse 11 ein Elektromagnet 12 von Ringform angeordnet, welcher von einem Magnetkern 38 in seiner Lage innerhalb des Gehäuses 11 festgehalten wird. Entlang der Achse des Gehäuses It erstreckt sich die Welle 13 des Schrittmotors, welche in Lagern 39 des als Stirndeckel ausgebildeten Magnetkerns 38 drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert ist.According to FIG. 1 is in a cylindrical housing 11 a Electromagnet 12 arranged of ring shape, which is of a magnetic core 38 in its position within the Housing 11 is held. Along the axis of the Housing It extends the shaft 13 of the stepper motor, which is in bearings 39 of the end cover trained magnetic core 38 is rotatable, but axially immovable.

In der Mitte der Länge der Welle 13 ist ein aus Kunststoff bestehender Rotor 14 drehfest angebracht, in dem ein Schlitz 14' vorgesehen ist, in den hinein sich entsprechende Zapfen 41 des Ankers 15 erstrecken. Auf diese Weise besteht zwischen dem Kunststoffrotor 14 und dem Anker 15 eine drehfeste Verbindung, während jedoch eine gewisse Axialverschiebung zwischen diesen beiden Teilen möglich bleibtIn the middle of the length of the shaft 13, a rotor 14 made of plastic is non-rotatably attached, in which a slot 14 'is provided, into which corresponding pins 41 of the armature 15 extend. on this way there is a rotationally fixed connection between the plastic rotor 14 and the armature 15, while however, some axial displacement between these two parts remains possible

Nach Fig. 1 besteht der Rotor 15 au£ einem weichmagnetischen Metallteil 15a, das an seiner inneren Stirnseite einen Flansch aufweist Der Flansch ist mit einem Kunststoffüberzug 19' versehen, wobei an der den Kugellautbahnringen 17 gegenüberliegenden Fläche die Stirnverzahnung 20 mit ir; den Kunststoff eingespritzt ist An der gegenüberliegenden Seite des Kunststoff-Flansches befinden sich die oben erwähnten Zapfen 41, die in den Schlitz 14' des Rotors 14 eingreifen.According to Fig. 1, the rotor 15 consists of a soft magnetic metal part 15a, which on its inner The end face has a flange. The flange is provided with a plastic coating 19 ', with the the surface opposite the spherical track rings 17 is the face toothing 20 with ir; the plastic is injected On the opposite side of the plastic flange are those mentioned above Pins 41 which engage in the slot 14 'of the rotor 14.

Das Gehäuse 11 weist an seiner Innenseite zwei Ringstufen 42,43 auf, wobei an der oberen Ringstufe 43 der gehäusefeste Kugellaufbahnring 16 anliegt. Er besitzt auf seinem Umfang Ausnehmungen 32 und trägt außerdem drei Kugellaufbahnen 24. An die Ausnehmungen 32 greifen innen am Gehäuse vorgesehene Vorsprünge 31 bis zu einer bestimmten Höhe ein, um den Kugellaufbahnring in einer definierten Lage zu halten.The housing 11 has two ring steps 42, 43 on its inside, with the upper ring step 43 the ball raceway ring 16 fixed to the housing rests. It has recesses 32 on its circumference and carries also three ball races 24. The recesses 32 are provided on the inside of the housing Projections 31 up to a certain height in order to close the ball raceway ring in a defined position keep.

Gegenüber dem gehäusefesten Kugellaufbahnring ist ein drehbarer Kugellaufbahnring 17 angeordnet, der gemäß Fig.2 ebenfalls Kugellaufbahnen 24 aufweist, wobei sich zwischen den Kugellaufbahnen 24 der beiden Ringe 16, 17 die Mitnehmerkugeln 18 erstrecken. Der bewegbare Kugellaufbahnring 17 ist in einem Federgehäuse 26a drehbar geführt, welches an der unteren Ringstufe 42 des Gehäuses 11 anliegt und mit sich axial erstreckenden Vorsprüngen 31 in die Ausnehmungen 32Opposite the ball raceway ring fixed to the housing, a rotatable ball raceway ring 17 is arranged, which 2 also has ball races 24, between the ball races 24 of the two Rings 16, 17 extend the driver balls 18. The movable ball raceway ring 17 is in a spring housing 26a rotatably guided, which rests against the lower ring step 42 of the housing 11 and axially with it extending projections 31 into the recesses 32

ίο eigreift, damit eine genaue Winkelbeziehung zwischen dem Federgehäuse 26 und dem gehäusefesten Kugellaufbahnring 16 gewährleistet wird. Das Federgehäuse 26a weist außerdem einen axialen Ringvorsprung 35' auf, der an seinem Innenumfang die Rastverzahnung 36a trägt, die mit der am Rotor 14 vorgesehenen Rastkugel 17 zusammenwirktίο intervenes so that an exact angular relationship between the spring housing 26 and the ball race ring 16 fixed to the housing is guaranteed. The spring housing 26a also has an axial annular projection 35 'which, on its inner circumference, has latching teeth 36a which cooperates with the locking ball 17 provided on the rotor 14

Gemäß den F i g. 1 und 2 sind die Kugellaufbahnringe 17 als Kunststoff-Metall-Verbundteil aufgebaut, welche aus zwei flach aufeinandergelegten Teilringen besteht, von denen der eine 17a aus Kunststoff !■'••■gestellt ist und die Verzahnung 44 sowie die Zapfen 71 trägt, während der andere Ring YIb aus Metall besteht und die Kugellaufbahnen 24 aufnimmtAccording to FIGS. 1 and 2, the ball race rings 17 are constructed as a plastic-metal composite part, which consists of two partial rings placed flat on top of each other, of which one 17a is made of plastic and carries the toothing 44 and the pin 71 , during the other ring YIb made of metal and the ball races 24 receives

Auf dem Umfang verteilt weist der Metall-Teiiring 176 durchgehende Bohrungen auf, durch die sich Haltezapfen 23' des Kunststoffringes 17a hindurcherstrecken. The metal parting ring points around the circumference 176 through bores through which the retaining pegs 23 'of the plastic ring 17a extend.

Da der Kunststoff-Teilring 17a zusammen mit der Verzahnung 44 und den Zapfen 23 und Hiltezapfen 23' in einem einzigen Arbeitsgang auf den Metall-Teilring 176 gespritzt wird, ist die Herstellung der verbesserten Kugellaufbahnringe 17 sehr wirtschaftlich.Since the plastic part-ring 17a together with the Toothing 44 and the pin 23 and Hiltezapfen 23 'in a single operation on the metal partial ring 176 is injection molded, the manufacture of the improved ball race rings 17 is very economical.

Im Ruhezustand sind die Verzahnungen 44 der Kugellaufbahnringe 1.7 und die Stirnverzahnung 20 anIn the idle state, the teeth 44 of the ball raceway rings 1.7 and the face teeth 20 are on

J) dem Kunststoffüberzug 19' des Ankers 15 außer Eingriff, während sie beim Anziehen des Ankers 15 durch den Elektromagneten 12 miteinander in Eingriff treten. In dem Federgehäuse 26 sind drei Umfingsschlitze 25 vorgesehen, in denen Druckfedern 21 mitJ) the plastic coating 19 'of the anchor 15 out of engagement, while when tightening the anchor 15 engage by the electromagnet 12 with each other. There are three circumferential slots in the spring housing 26 25 provided in which compression springs 21 with

w Endkugeln 22 untergebracht sind. w end balls 22 are housed.

Un eine einwandfreie Winkelbeziehung zwischen den Federgehäusen 26a, 26' zu gewährleisten, sind an dem in Fig. 1 unteren Federgehäuse 26' stirnseitig Zapfen 34a vorgesehen, die in entsprechende Vertiefun-Un to ensure a perfect angular relationship between the spring housings 26a, 26 'are on the spring housing 26 ', which is lower in FIG. 1, is provided on the end face pin 34a which

■·"> gen 33a des gegenüberliegenden Federgehäuse!) 26a eingreifen.■ · "> gen 33a of the opposite spring housing!) 26a intervention.

Die Erfindung schafft somit einen wesentlich wirtschaftlicher herstellbaren Schrittmotor, da die Weicheisenteile der Metall-Verbundkörper als Automa-The invention thus creates a stepper motor that can be manufactured much more economically, since the Soft iron parts of the metal composite bodies as automa-

Vi tendrehteil hergestellt werden können, während der Kunststoff einschließlich Zapfen und Zahnkränzen als Spritzteil in einem einzigen Arbeitsgang aufgebracht werden k?nn. Der Durchmesser des Rotors 14 ist gleich dem Außendurchmesser der Stirnverzahnung 20. Vi tendrehteil can be produced, while the plastic including pins and sprockets can be applied as an injection-molded part in a single operation. The diameter of the rotor 14 is equal to the outer diameter of the spur toothing 20.

υ Zwischen den beiden Federgehäusen 25a. 26' ist außerdem noch eine Ringscheibe 45 auf Metall oder Kunststoff angeordnet, welche verhindert, daß gegenüberliegende Kugeln und Rückholfedern sich berühren oder herausfallen kennen. Im Bereich der Zapfen 34aυ Between the two spring housings 25a. 26 'is In addition, an annular disk 45 is arranged on metal or plastic, which prevents opposing Know balls and return springs are touching or falling out. In the area of the pin 34a

·' weist die Ringscheibe 45 entsprechende Bohrungen auf.The ring disk 45 has corresponding bores.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Stepping motor with at least one electromagnet arranged in a housing, a shaft rotatably mounted in the housing, on which a rotor is arranged in a rotationally fixed manner, which in turn is rotationally fixed with a longitudinally displaceable mounted on the shaft, cooperating with the electromagnet. Armature is connected, a first ball track ring fixed to the housing and concentric to the shaft and a co-operating second ball track ring rotatably mounted in the housing, between which balls are arranged and whose tracks are designed such that an axial force on the rotatable ball track rings results in a rotary movement thereof, with a flange on the armature that engages behind the rotatable ball raceway ring and carries a spur toothing with inclined flanks, which interacts with a corresponding spur toothing of the rotatable ball raceway ring, with the rotatable ball raceway ring a preload against the direction of rotation caused by the armature and with a return springs that determine the steps , consisting of a locking ring and a locking device which is connected to the rotor, the second ball raceway ring extending axially away from the latter on the side opposite the ball raceways end has first pins which engage in adapted circumferential slots of an annular spring housing, and the spring housing on : '". r the side opposite the circumferential slots has several open, circumferential, identical grooves in each of which a compression spring is loosely inserted, one of which At the end of each one of the first pegs rests, and the open sides of the grooves receiving the compression springs are covered, and blind holes are provided in the second between two adjacent circumferential slots on the side of the spring housing facing away from the second ball raceway ring in the spring housing Pin engage appropriately, and a second stepper motor is arranged on a plane of symmetry perpendicular to the motor axis and the shaft and the rotor for both stepper motor units are common according to Patent 23 20 628, characterized in that the ball raceway rings facing the spring housings (26a, 26 ') (17) as plastic-metal-V erbundteil are formed.

2. Stepper motor according to claim 1, characterized in that the ball raceway rings (17) consist of two superimposed and firmly interconnected partial rings (17a, Vb) , the partial ring (\ 7b) containing the ball races (24) made of metal, which the Pin (23) and the spur toothing (44) having partial ring (17a made of plastic.

3. Stepper motor according to claim 2, characterized in that the metal part-ring (\ 7b) has bores distributed on its circumference, into which the retaining pin (23 ');

4. Stepping motor according to claim 3, characterized in that between each two ball tracks (24) a bore with retaining pin (23 ') is arranged.