DE2943377A1 - Linear-schrittmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Linear-Schrittmotor und insbesondere die Gestalt der Statorstange.

Bei einem herkömmlichen Linear-Schrittmotor wird eine Statorstange verwendet, bei der die obere Fläche der Statorzähne höher ist als die Schienenteile, die eine Referenzfläche für den Schlitten bilden. Es ist daher erforderlich, die obere Fläche der Statorzähne und die obere Fläche der Schienenteile getrennt voneinander maschinell zu bearbeiten, so daß die Bearbeitung der Statorstange problematisch ist. Es ist daher ziemlich schwierig, den Schritt zwischen den beiden Flächen genau zu arbeiten, so daß bisher die Herstellung eines Linear-Schrittmotors mit guten Eigenschaften und gutem Wirkungsgrad sehr problematisch ist.

Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Linear-Schrittmotor zu schaffen, bei dem die Position eines Schlittens relativ zu einem Stator genau eingehalten werden kann, d.h., bei dem die Statorzähne der Statorstange und die Schlittenzähne des Schlittens derart genau gehalten werden können, daß ein vorbestimmter schmaler Spalt dazwischen verbleibt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Linear-Schrittmotor zu schaffen, dessen Statorstange einfach hergestellt werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Linearschrittmotor zu schaffen, bei dem die Statorzähne einer Statorstange an der unteren Oberfläche der Statorstange vorgesehen sind, wodurch das Eindringen von Staub in den Stator-Zahnabschnitt verhindert wird.

Ein erfindungsgemäßer Linear-Schrittmotor umfaßt eine Statorstange, die eine Vielzahl von in gleichen Intervallen in Längsrichtung angeordneten Statorzähnen aufweist, sowie einen Schiit-

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ten, der eine Vielzahl von den Statorzähnen mit einem engen Spalt dazwischen gegenüberstehenden Schlittenzähnen aufweist, wobei die dem Schlitten gegenüberstehende Oberfläche der Statorstange flach bzw. eben ist und in dieser Oberfläche eine Vielzahl von parallelen Nuten geformt ist, die vorbestimmte Abstände von beiden Seitenkanten lassen, um die Statorzähne zu bilden, während die flachen Abschnitte an beiden Seiten der Statorzähne als Schienenteile für den Schlitten verwendet werden.

Die parallelen Nuten sind vorzugsweise in der Weise geformt, daß die Tiefe jeder Nut zur Mitte des Zahnabschnitts hin ausgehend von den beiden Schienenteilen an den beiden Seiten allmählich anwächst. Der Zahnabschnitt der Statorstange ist vorzugsweise an der unteren Oberfläche der Statorstange geformt.

Die Erfindung betrifft also einen Linear-Schrittmotor mit einer mit Statorzähnen versehenen Statorstange und mit einem mit Schlittenzähnen versehenen Schlitten. Der Schlitten ist unter der Statorstange angeordnet. Die dem Schlitten gegenüberstehende Oberfläche der Statorstange weist ein Paar von flachen bzw. ebenen Abschnitten in einem vorbestimmten Abstand von beiden Seitenkanten auf, wobei die flachen Abschnitte als Schienenteile für den Schlitten dienen. Auf der Oberfläche der Statorstange, die sich zwischen dem Paar von flachen Abschnitten erstreckt, ist eine Vielzahl von parallelen Nuten zur Bildung einer Vielzahl von Statorzähnen geformt. Diese Nuten sind in bogenförmiger Gestalt durch ein Schneidwerkzeug, wie eine Fräsmaschine geformt, die in einer zur Längsrichtung der Statorstange senkrechten Ebene rotiert.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Statorschiene;

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Fig. 2 eine Seitenansicht der Statorschiene in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht der Statorschiene der Fig. 1 entlang der Linie III-III;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Linear-Impulsmotors;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Motors der Fig. 4, gesehen von der rechten Seite;

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI -VI in der Fig. 5;

Fig. 7 ebenfalls eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII der Fig. 5;

Fig. 8 eine Ansicht des in der Fig. 4 gezeigten Motors von unten; und

Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in der Fig. 4.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zuerst mit Bezug auf die Zeichnungen ein herkömmlicher Linear-Schrittmotor beschrieben und danach erst eine Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels gegeben.

Ein Linear-Schrittmotordieser Art verwendet bisher eine Statorschiene, wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Das heißt es sind zwei parallele Nuten 2 und 3 in Längsrichtung einer Statorschiene 1 geformt und eine Vielzahl von Nuten, die sich zwischen den Nuten 2 und 3 über die Breite der Schiene erstrecken, so daß eine Vielzahl von Statorzähnen 4 gebildet wird; die Teile außerhalb der Nuten 2 und 3 sind niedriger gemacht als die obere Fläche der Statorzähne 4, so daß Schienenteile 5 und 6

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für den Schleifer bzw. Schlitten geformt sind.

Die Charakteristik und die Leistungsfähigkeit eines Schrittmotors werden beträchtlich dadurch beeinflußt, wie die Statorzähne 4 der Statorstange bzw. Schiene 1 und die Schlittenzähne des Schlittens so genau wie möglich eng aneinander gehalten werden, ohne einander zu berühren. Bei dem herkömmlichen Schrittmotor ist es erforderlich, so wohl die obere Fläche der Schienenteile 5 und 6, die als Referenzebene für den Schlitten dienen, als auch die obere Fläche der Statorzähne 4 zu schneiden und zu schleifen, so daß die Abmessungen zwischen den beiden oberen Oberflächen einen vorbestimmten Wert aufweisen. Der Schneide- und SchleifVorgang für die obere Fläche der Schienenteile 5, 6 und die obere Fläche der Statorzähne 4 muß erfolgen, während der Abstand zwischen den beiden Oberflächen gemessen wird; die dazu benötigte Maschine muß eine hohe Genauigkeit haben. Aus diesem Grunde ist es bisher schwierig gewesen, die Statorschiene 1 herzustellen und einen linearen Schrittmotor zu erhalten, der gute Eigenschaften und gute Leistungsfähigkeit bzw. einen guten Wirkungsgrad aufweist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Linear-Schrittmotors ist in den Fig. 4-9 dargestellt. Es ist eine Statorschiene 11 aus ferromagnetischem Material vorgesehen, an deren unterer Oberfläche eine Vielzahl von Statorzähnen 12 geformt ist, die in gleichen Intervallen in Längsrichtung angeordnet sind. Die Statorzähne sind dadurch geformt, daß eine Vielzahl von parallelen Nuten 13 auf der unteren Oberfläche der Statorschiene 11 gebildet ist, so daß ein vorbestimmter Abstand d (in der Fig. 9 gezeigt) von beiden Seitenkanten verbleibt. Die Nuten 13 können leicht mit einer Fräsmaschine oder ähnlichem hergestellt werden, die mit einem Schneidwerkzeug ausgestattet ist, das um einen Punkt als Zentrum rotiert. Sie sind derart geformt, daß sie Kreisbögen in Ebenen senkrecht zur Längsrichtung der Statorschiene 11 beschreiben. Auf beiden Seiten der Statorzähne 12 sind flache Schienenteile 14 und 15 geformt.

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Ein aus ferromagnetischem Material geformter Schlitten bzw. Gleiter 16 ist unter der Statorschiene 11 gleitend durch einen Rahmen 17 gehalten, der aus Kunstharz geformt ist. Der Rahmen 17 ist an dem Schlitten 16 mittels Schrauben 18 bis 21 befestigt. Es sind hervortretende bzw. ausgeprägte Pole bis 25 für verschiedene Phasen einstückig mit dem Schlitten geformt, die an ihren den Statorzähnen 12 gegenüberstehenden Oberflächen mit einer Vielzahl von jeweiligen Schlittenzähnen 26 bis 29 versehen sind. Auf den ausgeprägten Polen 22 bis 25 sind jeweils Erregungswicklungen 30 bis 33 aufgewickelt, von denen ein Leiter 34 weggeleitet ist. Am vorderen und hinteren Ende in Bewegungsrichtung des Schlittens 16 sind Vorsprünge 3 und 36 geformt, an deren der Statorschiene 11 gegenüberstehenden Oberflächen Wellen 37 und 38 durch Halteeinrichtungen 39 und 40 gehalten sind, die ihrerseits mittels der Schrauben 41 bis 44 an ihren Plätzen gehalten werden. An beiden Enden der Wellen 37 und 38 sind Räder 45 bis 48 mittels Kugellagern angebracht, wobei diese Räder 45 bis 48 derart ausgestaltet sind, daß sie auf den Schienenteilen 14 und 15 der Statorstange 11 bewegbar sind. Da die untere Oberfläche der Schienenteile 14, 16 und die der Statorzähne 12 auf der gleichen Ebene ausgerichtet sind, ist es möglich, beide Oberflächen gleichzeitig zu schneiden und zu schleifen und folglich kann eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit leicht erzielt werden, so daß ein vorbestimmter Spalt zwischen den Schlittenzähnen 26 bis 29 des von den Schienenteilen 14 und 15 geführten Schlittens 16 und den Statorzähnen 12 der Statorschiene 11 genau erzielbar ist.

Wenn über den Leiter 34 nacheinander Antriebsimpulssignale an die Erregerwicklungen 30 bis 33 gelegt werden, bewegt sich der Schlitten 16 in vorbestimmter Richtung entlang der Statorschiene 11, und zwar in der gleichen Weise wie bei herkömmlichen Linear-Schrittmotoren. In diesem Fall werden die Schlittenzähne 26 bis 29 nach oben durch die Statorzähne 12 der Statorschiene 11 angezogen, so daß sich die Räder 45 bis 48 auf den Schienenteilen 14 und 15 der Statorschiene 11 unter einem bestimmten Druck bewegen.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   /i . /Li

   Linear-Schrittmotor, dadurch gekennzeichnet , daß eine Statorstange mit einem Zahnabschnitt entlang der Längsachse vorgesehen ist, die ein Paar von Schienenteilen aufweist, die an beiden Seiten der Zahnabschnitte angeordnet sind, daß der Zahnabschnitt eine Vielzahl von Statorzähnen quer zur Längsachse aufweist, deren Teilung proportinal zu einer Minimalstrecke der Bewegung des Motors ist, daß auf den Schienenteilen ein Schlitten bewegbar angebracht ist, daß der Schlitten einen mit Polen geformten Anker aufweist, daß die Pole Oberflächen aufweisen, die mit dem Zahnabschnitt der Statorschiene zusammenwirken, wobei Wicklungen auf den Polen angeordnet sind, daß die Poloberflächen Zähne aufweisen, deren Teilung mit der Teilung der Statorzähne korreliert ist, daß die Poloberflächen dem Zahnabschnitt der Statorschiene mit einem kleinen Spalt gegenüberstehen, daß das Oberteil der Statorzähne und die Schienenteile in der gleichen Ebene ausgerichtet sind, und daß die Statorzähne durch Bildung von

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   ORIGINAL INSPECTED

   gleichförmig beabstandeten parallelen Nuten quer zur Längsachse der Statorschiene zwischen den beiden Schienenteilen geformt sind.
2. 2. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Tiefe jeder der Nuten allmählich zur Mitte des Zahnabschnittes ausgehend von jedem Schienenteil anwächst.
3. 3. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Stator-Zahnabschnitt an der unteren Oberfläche der Statorstange angeordnet ist.

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