DE3037648C2 - - Google Patents

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DE3037648C2
DE3037648C2 DE19803037648 DE3037648A DE3037648C2 DE 3037648 C2 DE3037648 C2 DE 3037648C2 DE 19803037648 DE19803037648 DE 19803037648 DE 3037648 A DE3037648 A DE 3037648A DE 3037648 C2 DE3037648 C2 DE 3037648C2
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Hans-Juergen Dr. Ddr 6300 Ilmenau Dd Furchert
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PASIM MIKROSYSTEMTECHNIK GmbH 98529 SUHL DE
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Jenoptik Jena GmbH
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
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Description

Die Erfindung betrifft einen Zweikoordinatenmotor, insbesondere für die schnelle und genaue Positionierung räumlicher und flächenhafter Objekte in der Gerätetechnik für die Ortsstrukturerkennung bzw. -veränderung, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1, 5 oder 9. Derartige Antriebe sind besonders für den Anschluß an digitale Signale erzeugende elektronische Systeme geeignet.
Es ist bekannt, daß Zweikoordinatenbewegungseinrichtungen existieren, bei denen Kreuzstiche durch rotatorisch arbeitende Schrittmotore über eine Mutter-Spindel-Paarung mittels längsbeweglicher Kardanwellen, über Seilzüge speziell in xy- Schreibern oder direkt über eine federgekoppelte spielfreie und querverschiebbare Anlenkung angetrieben werden. Als Antrieb werden auch kontinuierlich arbeitende Rotationsmotore mit Kupplungen und Bremseinrichtungen in Verbindung mit inkrementellen Gebern und Regeleinrichtungen verwendet. Auch Linearmotore werden für den Antrieb von Kreuzstichen verwendet.
Kreuztische besitzen jedoch eine große Masse für die Bewegungseinrichtung in der zweiten Koordinate, wenn eine hohe Positioniergenauigkeit notwendig ist, und sie haben deshalb ein ungünstiges dynamisches Verhalten. In der DD-PS 1 29 948 ist eine Anordnung beschrieben, bei der sich zwischen einem ersten und einem zweiten Teil, zwischen denen sich ein magnetischer Fluß schließt, ein drittes Teil befindet, daß so angeordnet ist, daß zwischen ihm und mindestens einem der ersten beiden Teile eine Relativbewegung möglich ist. Für eine Schrittbewegung in mehreren Koordinatenrichtungen sind Leiterbahnen und Zähne für die Bewegung entlang der einzelnen Koordinaten so angeordnet, daß sich immer eine ausreichende Leiterlänge jeder ineinander kreuzungsfrei verschachtelten Leiterbahnen im zugehörigen Magnetfeld befindet.
Die in den Fig. 3a bis 3d der DD-PS 1 29 948 dargestellten Prinzipien zeigen die Anordnung von Zähnen und Leitern zueinander und machen drei wesentliche Nachteile deutlich, die in einer sehr geringen erzeugten Kraft bei kleinen Schrittgrößen infolge der geringen zulässigen Strombelastung dünner Leiterzüge, der nur möglichen relativ großen Schrittweite infolge der technologisch begrenzten Herstellbarkeit kleinster Zahnbreiten und der bei feinen Zahnteilungen und Leiterbahnen infolge geringer Intensitätsunterschiede bedingten geringen Schrittgenauigkeit, insbesondere bei wirkenden Gegenkräften. Ein Zweikoordinatenmotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1, 5 und 9 ist aus der US-PS 34 49 754 bekannt. Dort sind bei einen Graphik-Plotter für die Feinpositionierung Gleichstromlinearmotorelemente in Verbindung mit Membranfederführungen, einem Signalgeber für das Ist- Signal und ein daran angeschlossener Lageregler vorgesehen, wobei die beiden einzelnen Koordinatenbewegungen über ein Kreuzschubgleitstein konventionell verbunden sind. Der Zweck der Feinpositionierung zeigt bereits den eingeschränkten Bewegungsweg, was durch die Verwendung von Membranfederführungen unterstrichen wird. Außerdem sind Signalgeber für reine Linearbewegungen und nicht solche für Zweikoordinatenbewegungen vorgeschlagen.
Ein weiterer Nachteil ist, daß während der Grobpositionierung die gesamte Masse der Feinpositioniereinrichtung mit Spulen und Dauermagnetkreisen sowie Führungselementen mitbewegt werden muß. Der Grobantrieb erfolgt konventionell mit Servomotor über Zahnstange und Ritzel im Grundaufbau eines Kreuztisches. Bekannt sind weiterhin Linearmotorelemente mit alternierenden magnetischen Polen nach US-PS 35 99 020, deren Struktur mittels eines röhrenartigen Aufbaus im Sinne einer Tauchspule realisiert wird. Weiterhin sind gedruckte Faltspulen für den Aufbau von elektrischen Linearmaschinen aus der DE-OS 20 50 861 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweikoordinatenmotor zu schaffen, der ein günstiges dynamisches Verhalten besitzt und auch kleinste Schrittweiten bis unter 1 µm ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, 5 oder 9 gelöst. In zwei Ecken der kreuzförmigen Tischplatte sind Liniengitter tragende Rasterplatten in einer Ebene senkrecht zueinander befestigt. Diese Rasterplatten werden durch Lichtquellen beleuchtet, mit optoelektronischen Empfängern abgetastet und liefern inkrementale Ortssignale für einen angeschlossenen Lageregler, der die Ortssignale mit den zugeführten Steuersignalen vergleicht und entsprechend den notwendigen Bewegungen zur Erreichung der Sollposition die entsprechenden Spulen an vorhandene Gleichspannungsquellen entsprechender Polarität äquivalent der auftretenden Regelabweichung mit verschieden langer Impulszeit anschließt. Die Lageinformation kann aber auch über ein an sich bekanntes Laserwegmeßsystem oder andere inkrementelle Geber gewonnen werden, wobei dann auf der Tischplatte nur die Laserinterferometerspiegel oder andere inkrementelle Geberplatten angeordnet werden und die Meßwertverarbeitung außerhalb des Tisches erfolgt und keine Massebelastung ergibt.
Zum Erreichen einer großen Feinfühligkeit der Drehmomentenkompensation oder zur Erzeugung großer Drehmomente mit kleinen Kräften bei geringer Spulenzahl werden jeweils zwei Spulen und die entsprechenden Dauermagnete in zwei parallelen Kraftwirkungslinien mit den nichtkrafwirksamen Spulenköpfen zur Tischmitte für jede Koordinate x,y benutzt. Die Stromstärke wird auch in den Spulen entsprechend der vorhandenen Bewegungsaufgabe geregelt. Die ferromagnetische Grundplatte und die Tischplatte ist vorzugsweise kreuzförmig ausgebildet und die Rasterplatten sind in der Nähe der Tischmitte angeordnet.
Zur Vergrößerung der erzeugten Kraft, zur Kompensation bzw. zur Erzeugung von Drehmomenten zur Verhinderung bzw. Erzeugung von Drehbewegungen geringer Größe werden mindestens vier Spulen mit den kraftwirksamen Spulensträngen zur Tischmitte in zwei parallelen Kraftwirkungslinien für jede Koordinate x, y in der Tischplatte und die entsprechenden Dauermagnetpaare auf einer ferromagnetischen Grundplatte oder entsprechenden ferromagnetischen Teilstücken der Grundplatte angeordnet.
Die Stromstärke in den Spulen wird dann durch den Lageregler so eingestellt, daß je nach der vorhandenen Bewegungsaufgabe eine zentrisch wirkende Summenkraft oder ein Drehmoment auf die Tischplatte ausgeübt wird.
Zur besseren Ausnutzung der Spulen zur Krafterzeugung durch Wegfall der Spulenkopfbreiten und der Hälfte der Spulenkopfanzahl wird die Kraftwirkung an der Tischplatte durch nur eine rechteckige Spule in Verbindung mit jeweils zwei in einer Kraftwirkungslinie befindlichen Gleichstrommagneten auf einer nichtferromagnetischen Grundplatte erzeugt.
Durch entsprechend der notwendigen Bewegungsrichtung geartete Umschaltung der Stromrichtung sowohl in der Spule als auch in den Gleichstrommagneten wird jede Koordinate innerhalb des Bewegungsbereiches erreicht. Die Drehmomentkompensation erfolgt durch Zuschaltung eines oder zweier zur ersten Kraftwirkungseinrichtung senkrecht angeordneter Gleichstrommagnete. Tischplatte und nichtferromagnetische Grundplatte sind rechteckig und die Rasterplatten sind an zwei Ecken des Tisches gegenüber befestigt.
Zur weiteren Vergrößerung der erzeugten Kraft und zur Drehmomentenkompensation oder Drehmomentenerzeugung mit nur einer rechteckigen Spule werden mindestens vier Elektromagneten in zwei parallelen Kraftwirkungslinien für jede Koordinate x, y auf einer nichtmagnetisierbaren rechteckigen Grundplatte angeordnet. Die Tischplatte ist rechteckig mit an den Ecken vorhandenen Verstärkungen für die Aufnahme der Gleitfüße und die Rasterplatten sind in der Nähe der strahlungsdurchlässigen Objektträgerplatte angeordnet.
Völlig drehmomentenfreie Zweikoordinatenmotore werden durch Verwendung gekrümmter oder als Polygonzug ausgebildeter Spulen realisiert. Der Krümmungsradius aller kraftwirksamen Spulenteile entspricht immer dem jeweiligen Abstand der einzelnen Lage der Spule vom Zentrum der Tischplatte oder der Polygonzug ist diesem Radius beliebig fein angespaßt. Mit diesen gekrümmten oder als Polygonzug ausgebildeten Spulen werden für jede Koordinate x, y nur eine Spule und ein entgegengesetzt polarisiertes Dauermagnetpaar benötigt, die senkrecht zueinander auf einer angepaßt geformten, ferromagnetischen Grundplatte angeordnet sind. Die Magnetpollänge l MPR muß um die Höhe des kraftwirksamen Spulenkreisabschnittes verlängert werden. Die Tischplatte, die die beiden Spulen trägt, benötigt nur drei Gleitfüße und die Rasterplatten sind in der Nähe der Tischmitte angeordnet, wo sich die Objektträgerplatte befindet. Die Aussparungen für die Tischplattenbewegung besitzen die Größe und Lage wie bei ungekrümmten Spulen. Zur Vergrößerung der zentrischen Kräfte am Tisch werden mindestens zwei Paare von gekrümmten oder Polygonzugspulen und entgegengesetzt polarisierte Dauermagnetpaare in einer Kraftwirkungslinie für jede Koordinate x,y in der Tischplatte bzw. auf der ferromagnetischen Grundplatte bzw. den ferromagnetischen Teilstücken der Grundplatte angeordnet. Die Tischplatte ist dann kreuzförmig ausgebildet, besitzt vier Gleitfüße, in zwei gegenüberliegenden Ecken sind die Rasterplatten angeordnet und die Aussparungen haben Lage und Größe wie bei Verwendung ungekrümmter Spulen.
Zur Verringerung des Spulenaufwandes und der Masse des Tisches bei drehmomentenfreien Zweikoordinatenmotoren wird nur eine kreisförmige Spule oder Teile davon in einer kreisförmigen oder kreisabschnittförmigen Tischplatte in Verbindung mit nur jeweils einem Gleichstrommagnet in jeder Koordinate x,y auf einer nichtferromagnetischen Grundplatte genutzt. Die Form der Grundplatte ist der Lage der Gleichstrommagnete und der Gleitlagerung der Tischplatte angepaßt. Die Tischplatte trägt innerhalb der Spule an Verstärkungen drei Gleitfüße und Objektträger- und Rasterplatten an speichenartigen Verstrebungen.
Für eine Erhöhung der erzeugten drehmomentenfreien Kraft werden zwei Gleichstrommagneten in einer Kraftwirkungslinie für jede Koordinate x, y auf einer rechteckigen nichtmagnetisierbaren Grundplatte befestigt und in deren Luftspalten eine kreisförmige Spule, die in einer kreisförmigen Tischplatte befestigt ist, angeordnet. Die Tischplatte ist auf vier Gleitfüßen gelagert und die Rasterplatten sind außerhalb der Spule an der Tischplatte befestigt.
Zur Vermeidung der Nachführung von Schleppkabeln und nichtzentrisch am Tisch wirkenden Kräfte wird eine Spulenanordnung von mindestens einer rechteckigen Spule für je eine Koordinate x, y auf einer ferromagnetischen Grundplatte angepaßter Form befestigt. Mit der Grundplatte ist ein Rückschlußdeckel so verbunden, daß über den Spulen ein Luftspalt bleibt. In diesem Luftspalt ist eine nichtmagnetische bewegliche Tischplatte angeordnet, in der mindestens ein, vorzugsweise mehrere Dauermagnetpaare mit Magneten entgegengesetzter Polarität über den festen Spulen für jede Koordinatenrichtung x, y angeordnet sind. Die Rückschlußplatte hat über der Tischplatte Druckluftzuführungen für eine fluide Lagerung der Tischplatte. Bei vorzugsweise kreuzförmiger Tischplattenform ist die minimale Breite b ST Min der Kreuzstege des Tisches durch die Druckluftzuführungsflächenbreite b DF bestimmt nach der Beziehung b ST Min 2 b DF, damit der Tisch nicht aus dem Wirkungsbereich des Luftpolsters der fluiden Lagerung kommt.
Die den Magneten zugewandte Seite des Rückschlußdeckels besitzt eine Kunststoffbeschichtung, vorzugsweise PTFE, zur Verringerung der Anziehungskräfte und des Verschleißes bei Abschaltung der Druckluft. Die Abschaltung der Druckluft ermöglicht gleichzeitig die magnetische Klemmung der Tischplatte als Arretierung gegen von außen auf die Tischplatte wirkende Kräfte während der Stillstandsphasen. Der Rückschlußdeckel besitzt außer seinen vier Befestigungsstegen an den Seiten noch zwei Flußführungsstrecken für die nahe der Mitte des Tisches liegenden Magnete, damit durch die entgegengesetzte Polung der Magnete in gleichen Flußpfaden keine entgegengesetzt gerichtete magnetische Flüsse auftreten. Die Rasterplatten für die optoelektronische Signalgewinnung sind symmetrisch zu diesen zusätzlichen Flußführungsstrecken angeordnet. In der Mitte des Rückschlußdeckels, des Tisches und der Grundplatte befinden sich strahlungsdurchlässige Öffnungen, wobei in der Tischmitte die Objektträgerplatte, z. B. aus Glas angeordnet ist.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläuert. In den beiliegenden Zeichnungen wird gezeigt
Fig. 1 Prinziplösung eines Zweikoordinatenmotors, im Schnitt AA mit zwei in einer beweglichen Tischplatte befestigten Spulen in einer Kraftwirkungslinie für jede Koordinate x, y und festen Permanentmagneten
Fig. 2 Schnitt BB zu Fig. 1
Fig. 3 Zweikoordinatenmotor im Schnitt AA mit vier in einer beweglichen Tischplatte befestigten Spulen in zwei parallelen Kraftwirkungslinien für jede Koordinate x, y und festen Permanentmagneten
Fig. 4 Schnitt BB zu Fig. 3
Fig. 5 Zweikoordinatenmotor im Schnitt AA mit zwei in einer beweglichen Tischplatte befestigten Spulen in zwei parallelen Kraftwirkungslinien für jede Koordinate x, y und festen Permanentmagneten
Fig. 6 Teilansicht C zu Fig. 5
Fig. 7 Schnitt BB zu Fig. 5
Fig. 8 Zweikoordinatenmotor im Schnitt AA mit einer in einer beweglichen Tischplatte befestigten Spule und zwei Gleichstrommagneten in einer Kraftwirkungsrichtung für jede Koordinate x, y
Fig. 9 Schnitt BB zu Fig. 10
Fig. 10 Zweikoordinatenmotor im Schnitt AA mit einer in einer beweglichen Tischplatte befestigten Spule und vier Gleichstrommagneten in zwei parallelen Kraftwirkungslinien in jeder Koordinate x, y
Fig. 11 Schnitt BB zu Fig. 12
Fig. 12 Zweikoordinatenmotor im Schnitt AA mit je einer in einer beweglichen Tischplatte befestigten Spule mit gekrümmten Spulensträngen für jede Koordinatenrichtung x, y und festen Permanentmagneten
Fig. 13 Schnitt BB zu Fig. 15
Fig. 14 Zweikoordinatenmotor mit teilweise abgeschnittenen Rückschlußstücken und zwei in einer beweglichen Tischplatte befestigten Spulen mit gekrümmten Spulensträngen in jeder Koordinatenrichtung x, y und festen Permanentmagneten
Fig. 15 Zweikoordinatenmotor mit je einem teilweise abgeschnittenem Gleichstrommagneten für jede Koordinate x, y und einer in einer beweglichen Tischplatte befestigten kreisförmigen Spule
Fig. 16 Zweikoordinatenmotor mit je zwei teilweise abgeschnittenen Gleichstrommagneten für jede Koordinate x, y und einer in einer beweglichen Tischplatte befestigten kreisförmigen Spule
Fig. 17 Zweikoordinatenmotor im Schnitt AA mit vier Permanentmagneten in jeder Koordinatenrichtung x, y in einer fluid gelagerten Tischplatte über festen Spulen
Fig. 18 Schnitt BB zu Fig. 17
Nach Fig. 1 und Fig. 2 ist ein Zweikoordinatenmotor dargestellt. Auf einer ferromagnetischen Grundplatte 1 sind jeweils zwei Paare von entgegengesetzt polarisierten Dauermagneten 2 in jeder Koordinate x, y und deren ferromagnetische Rückschlußteile 3 angeordnet. In den Luftspalten zwischen Dauermagneten 2 und Rückschlußteilen 3 ist ein mit Gleitfüßen 5 auf einer Gleitfläche 8 gelagerte Tischplatte 6 angeordnet, in der zwei rechteckige Spulen 4 für jede Koordinatenrichtung x, y so befestigt sind, daß bei Stromfluß in diesen Spulen 4 eine Kraft auf die Tischplatte 6 ausgeübt wird. Die Länge der Spulenköpfe ist so zu bemessen, daß die kraftwirksamen Spulenstränge während der Bewegung nie aus dem Bereich der magnetischen Induktion der Dauermagnete 2 gelangen können. Neben den der Tischmitte zugewandten Spulensträngen sind in der Tischplatte 6 Aussparungen von mindestens der Größe des Querschnittes der Spulenrückflußstücke, vergrößert um den vorgesehenen Verfahrweg in der entsprechenden Koordinate. In der Mitte der Tischplatte 6 ist eine Objektträgerplatte 7 aus strahlungsdurchlässigem Werkstoff, z. B. Glas, vorhanden und in zwei gegenüberliegenden Ecken der kreuzförmigen Tischplatte 6 sind Rasterplatten 9, 10 senkrecht zueinander in einer Ebene angeordnet, die mit einer Lichtquelle 11 beleuchtet und mit Fotoempfängern 12 abgetastet werden. Die dabei gewonnene inkrementale Lageinformation wird einem Lageregler zum Vergleich mit zugeführten Steuersignalen zugeführt und dann entsprechend der gegebenen Bewegungsaufgabe die einzelnen Spulen 4 an Spannungsquellen entsprechender Polarität mit der notwendigen Impulsdauer angeschlossen.
Nach Fig. 3 und Fig. 4 ist ein Zweikoordinatenmotor in veränderter Ausführung von Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt. Zur Vergrößerung der erzeugten Kraft, zur Kompensation oder zur Erzeugung von Drehmomenten werden vier Spulen 4 in zwei parallelen Kraftwirkungslinien für jede Koordinate x, y mit den kraftwirksamen Spulensträngen der Tischplattenmitte zugewandt, in der Tischplatte 13 befestigt und diese in den Luftspalten zwischen Dauermagneten 2 und Rückschlußteil 3 zur Wirkung gebracht. Die Dauermagnete 2 sind auf einer rechteckigen ferromagnetischen Grundplatte befestigt. Die Tischplatte 13 trägt in der Mitte die Objektträgerplatte 7, außen zwischen den nebeneinanderliegenden Spulen die Gleitfüße 5 und entsprechend geformte Aussparungen für die Tischbewegung. Die Gleitfüße laufen auf Gleitflächen 8. Mit den durch Lichtquellen 11 und Fotoempfänger 12 von den Rasterplatten 9, 10 gewonnenen Lageinformationen wird die Regelung der Stromimpulse in den einzelnen Spulen 4 so vorgenommen, daß entweder entstehende Drehmomente kompensiert oder, wenn gewünscht, verstärkt werden,
Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 zeigen einen Zweikoordinatenmotor, bei dem zur Erhöhung der Feinfühligkeit der Drehmomentenkompensation bzw. zur Erzeugung großer Drehmomente mit kleinen Kräften bei minimalen Spulenaufwand jeweils zwei Spulen 4 in zwei parallelen Kraftwirkungslinien mit den nichtkraftwirksamen Spulenköpfen der Tischmitte zugewandt in der beweglichen Tischplatte 21 für jede Koordinate x, y angeordnet sind. Die Tischplatte 21 und die ferromagnetische Grundplatte 20 sind kreuzförmig ausgebildet. Die Dauermagneten 2 und die Rückschlußteile 3 sind an den Enden der kreuzförmigen Grundplatte 20 befestigt. In den Ecken der Tischplatte 21 sind die Gleitfüße 5 angeordnet, die auf den Gleitflächen 8 laufen. Die Tischplatte 21 trägt in der Mitte die Objektträgerplatte 7 und daneben die Rasterplatten 9, 10, die wieder mit den Lichtquellen 11 und den Fotoempfängern 12 die Lageinformation für den Regelkreis liefern.
Fig. 8 und Fig. 9 zeigen einen Zweikoordinatenmotor, bei dem zu besseren Ausnutzung des Spulenkupfers zur Krafterzeugung nur eine rechteckige Spule 28 in Verbindung mit jeweils zwei Gleichstrommagneten, bestehend aus Spule 26 und Kern 25, für jede Koordinatenrichtung x, y auf einer nichtmagnetisierbaren Grundplatte 24 benutzt wird. Die Tischplatte 27 besitzt rechteckige Grundform und hat an den Ecken Verstärkungen bzw. Erweiterungen für die Befestigung der Gleitfüße 5, die auf den Gleitflächen 8 laufen, und die Anordnung der Rasterplatten, 9, 10, die durch die Lichtquellen 11 beleuchtet und die Fotoempfänger 12 zur inkrementalen Lagesignalgewinnung abgetastet werden. In der Tischmitte ist die Objektträgerplatte 7 angeordnet. Bei nichtzentrisch am Tisch entstehenden Kräften werden jeweils zur ersten Bewegungsrichtung senkrechte Kraftwirkungen in der Spule auslösende Gleichstrommagnete 25, 26 entsprechender Polarität eingeschaltet, um Drehmomente zu kompensieren.
Fig. 10 und 11 zeigen einen Zweikoordinatenmotor, bei dem zur besseren Kompensation oder zur wirksameren Erzeugung von Drehmomenten im Zusammenwirken von nur einer rechteckigen Spule 28 mit vier Gleichstrommagneten, bestehend aus Spule 26 und Kern 25, in zwei parallelen Kraftwirkungsrichtungen für jede Koordinate x, y auf einer rechteckigen nichtmagnetisierbaren Grundplatte 30 angeordnet werden. Die Tischplatte 29 ist rechteckig und hat an den Ecken Verstärkungen für die Aufnahme der Gleitfüße 5, die auf den Gleitflächen 8 laufen. In der Tischmitte befindet sich die Objektträgerplatte 7 und daneben die Rasterplatten 9, 10, die von Lichtquellen 11 beleuchtet und von Fotoempfängern 12 zur Gewinnung des inkrementalen Lagesignals abgetastet werden. Die Stromsteuerung in der Spule und in den Gleichstrommagneten 25, 16 erfolgt entsprechend der vorliegenden Bewegungsaufgabe. Fig. 12 und Fig. 13 zeigen einen Zweikoordinatenmotor, bei dem zur Erzeugung drehmomentfreier Antriebskräfte je eine gekrümmte Spule 17 für jede Koordinatenrichtung x, y in einer angepaßt geformten Tischplatte 15 über je einem Paar entgegengesetzt polarisierter Dauermagneten 2, die auf einer geeignet geformten ferromagnetischen Grundplatte 16 befestigt sind, angeordnet ist. Der Krümmungsradius aller kraftwirksamen Spulenteile ist gleich dem Abstand der einzelnen Spulenlagen vom Zentrum der Tischplatte 15, wobei das Zentrum durch den Tischplattenschwerpunkt bestimmt wird. Die Tischplatte 15 hat neben den der Tischmitte zugewandten Spulensträngen Aussparungen für den Durchtritt der Rückschlußteile 3 und den vorgesehenen Verfahrweg, an drei um ca. 120° versetzten Orten sind Gleitfüße 5 angebracht, die auf den Gleitflächen 8 laufen, in der Tischplattenmitte ist die Objektträgerplatte 7 und daneben sind die Rasterplatten 9, 10, die durch die Lichtquellen 11 beleuchtet und die Fotoempfänger 12 abgetastet werden, angeordnet.
Fig. 14 zeigt einen Zweikoordinatenmotor, bei dem zur Erzeugung größerer drehmomentenfreier Antriebskräfte für jede Koordinatenrichtung x, y zwei gekrümmte Spulen 17 in einer kreuzförmigen Tischplatte 18 über je einem entgegengesetzt polarisierten Paar von Dauermagneten 2 angeordnet sind, wobei die übrigen Funktionsorgane ähnlich wie in Fig. 1 angeordnet sind.
Fig. 15 zeigt einen Zweikoordinatenmotor, bei dem zur Verringerung des Spulenaufwandes bei der Erzeugung drehmomentenfreier Antriebskräfte nur eine kreisförmige Spule 34 in einer kreisförmigen Tischplatte 37 verwendet wird und die sich in den Luftspalten je eines Gleichstrommagneten, bestehend aus Spule 26 und Kern 25, für jede Koordinatenrichtung x, y, die auf einer nichtmagnetisierbaren Grundplatte 36 befestigt sind, befindet. Die Tischplatte 37 ist äußerst massearm gestaltet und trägt an speichenartigen Verstrebungen in der Tischmitte die Objektträgerplatte 7, die Rasterplattenanordnung 9, 10 und die Tischgleitlagerung 5.
Fig. 16 zeigt einen Zweikoordinatenmotor, bei dem zur Erzeugung größerer drehmomentenfreier Kräfte und besserer Spulenausnutzung bei Verwendung nur einer kreisförmigen Spule 34 in einer kreisförmigen Tischplatte 35 diese sich in den Luftspalten von zwei Gleichstrommagneten, bestehend aus Spule 26 und Kern 25, für jede Koordinatenrichtung x,y, die auf einer rechteckigen nichtmagnetisierbaren Grundplatte 33 befestigt sind, befindet. Am Rande der kreisförmigen Tischplatte 35 sind die Gleitfüße 5 und die Rasterplatten 9, 10 für die optoelektronische Signalgewinnung befestigt.
Fig. 17 und 18 zeigen einen Zweikoordinatenmotor, bei dem zur Vermeidung von Schleppkabeln und zur Erzeugung von drehmomentfreien Antriebskräften an der kreuzförmigen Tischplatte 40 eine Spulenanordnung von je zwei Rechteckspulen 4 für jede Korrdinatenrichtung x, y auf einer ferromagnetischen Grundplatte 38 angepaßter achteckiger Form befestigt ist. Mit der Grundplatte 38 ist ein Rückschlußdeckel 42 verbunden, der über den Spulen 4 einen Luftspalt frei läßt, in dem eine kreuzförmige Tischplatte 40 angeordnet ist, die in jedem Kreuzsteg über den Rechteckspulen 4 ein entgegengesetzt polarisiertes Paar von Dauermagneten 2 besitzt und in deren Tischmitte sich die Objektträgerplatte 7 befindet. Der Rückschlußdeckel 42 besitzt außer seinen vier Befestigungsstegen zur Grundplatte 38 noch zwei besondere Flußführungsstrecken 44 für die nahe der Tischmitte liegenden Dauermagnete 2. Die Unterseite des Rückschlußdeckels 42 ist mit einer Kunststoffschicht 41, z. B. PTFE, beschichtet und an der Oberseite sind Druckluftzuführungen 43 vorhanden, die die Druckluft zu den Verteilungskanälen im Rückschlußdeckel 42 leitet. Zwischen den Spulen 4 auf der ferromagnetischen Grundplatte 38 befinden sich nichtmagnetisierbare Ausfüllteile 39. In zwei Ecken der Tischplatte 40 sind die Rasterplatten 9, 10 befestigt, die von den Lichtquellen 11 beleuchtet und mit den Fotoempfängern 12 abgetastet werden.

Claims (14)

1. Zweikoordinatenmotor zum Verschieben eines Objektträgers mit für jede Bewegungskoordinate
  • - mindestens einer Spule und einem relativ dazu beweglichen Dauermagneten mit Eisenrückschluß,
  • - einem Signalgeber für ein Ist-Signal der Position und
  • - einem Lageregler zur Einstellung einer Gleichspannung für die Spule,
dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Bewegungskoordinate (x, y) mindestens zwei entgegengesetzt polarisierte Dauermagneten (2) auf einer ferromagnetischen Grundplatte (1) und jeweils über den entgegengesetzt polarisierten Dauermagneten (2) ein ferromagnetisches Rückschlußteil (3) angeordnet sind, daß sich in dem Luftspalt zwischen Dauermagneten (2) und Rückschlußteil (3) mindestens eine mit einer Tischplatte (6) verbundene Spule (4) mit zwei den entgegengesetzt polarisierten Dauermagneten (2) zugeordneten, kraftwirksamen Spulenseiten und mit weit über die Magnetpolbreite ragenden Spulenköpfen befindet und daß in dieser Tischplatte (6) Aussparungen für das Rückschlußteil (3) und in der Tischmitte der Objektträger (7) aus strahlungsdurchlässigem Werkstoff vorgesehen sind.
2. Zweikoordinatenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rechteckigen Spulen (4) so angeordnet sind, daß die kraftwirksamen Spulenseiten der Tischmitte zugewandt sind.
3. Zweikoordinatenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rechteckigen Spulen (4) so angeordnet sind, daß die nichtkraftwirksamen Spulenköpfe der Tischmitte zugewandt sind.
4. Zweikoordinatenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Bewegungskoordinate (x, y) in einer Tischplatte (13) mindestens zwei rechteckige Spulen (4) nebeneinander in zwei parallelen Kraftwirkungsrichtungen über jeweils entgegengesetzt polarisierten Paaren von Dauermagneten (2) angeordnet sind.
5. Zweikoordinatenmotor zum Verschieben eines Objektträgers, mit mindestens einer Spule und mit für jede Bewegungskoordinate
  • - mindestens einem relativ dazu beweglichen Gleichstrommagneten,
  • - einem Signalgeber für ein Ist-Signal der Position und
  • - einem Lageregler zur Einstellung einer Gleichspannung für die Spule,
dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Bewegungskoordinate (x, y) mindestens ein Gleichstrommagnet, bestehend aus Spule (26) und Kern (25) auf einer nichtferromagnetischen Grundplatte (24) angeordnet ist, daß sich in dem Luftspalt der Gleichstrommagneten (25, 26) mindestens eine mit einer Tischplatte (27) vebundene Spule (28) mit je einer einem Gleichstrommagneten zugeordneten, kraftwirksamen Spulenseite befindet und daß in der Mitte dieser Tischplatte (27) der Objektträger (7) aus strahlungsdurchlässigem Werkstoff vorgesehen ist.
6. Zweikoordinatenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Bewegungskoordinate (x, y) mindestens zwei Gleichstrommagnete, bestehend aus Spule (26) und Keren (25), in mindestens zwei parallelen Kraftwirkungslinien angeordnet sind.
7. Zweikoordinatenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine kreisförmige Spule (34) in der Tischplattenmitte angeordnet ist.
8. Zweikoordinatenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Bewegungskoordinate (x, y) eine Spule (17) vorhanden ist, deren kraftwirksame Spulenstränge Krümmungsradien besitzen, die jeweils durch den Abstand von der Tischplattenmitte zur Spulenlage bestimmt sind und wobei die Tischplattenmitte mit dem Tischplattenschwerpunkt identisch ist.
9. Zweikoordinatenmotor zum Verschieben eines Objektträgers, mit für jede Bewegungskoordinate
  • - mindestens einer Spule und einem relativ dazu beweglichen Dauermagneten mit Eisenrückschluß,
  • - einem Signalgeber für ein Ist-Signal der Position und
  • - einem Lageregler zur Einstellung einer Gleichspannung für die Spule,
dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Bewegungskoordinate (x, y) mindestens zwei entgegengesetzt polarisierte Dauermagneten (2) in einer Tischplatte (40) und über den entgegengesetzt polarisierten Dauermagneten (2) ein ferromagnetischer Rückschlußdeckel (42) angeordnet ist, daß sich in dem Luftspalt zwischen den Dauermagneten (2) und einer ferromagnetischen Grundplatte (38) mindestens eine mit der Grundplatte (38) verbundene, rechteckige Spule (4) mit zwei den entgegengesetzt polarisiertem Dauermagneten (2) zugeordneten, kraftwirksamen parallelen Spulenseiten und mit weit über die Magnetpolbreite ragenden Spulenköpfen befindet und daß in der Mitte dieser Tischplatte (40) der Objektträger (7) aus strahlungsdurchlässigem Werkstoff vorgesehen ist.
10. Zweikoordinatenmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine kreuzförmige Tischplatte (40) und ein über die gesamte Magnetpolfläche, Teile der Tischplattenfläche und dem vorgesehenen Verfahrweg ragender, zwei besondere Flußleitstücke (44) und in der Mitte eine Aussparung besitzender Rückschlußdeckel (42) vorhanden ist, an dessen Unterseite eine Kunststoffschicht (41), beispielsweise PTFE, und an dessen Oberseite die Zuführungen für die Druckluft (43) sowie im Rückschlußdeckel (42) um die Zuführungen der Druckluft (43) Verteilungskanäle für die Druckluft vorhanden sind.
11. Zweikoordinatenmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußdeckel (42) mit besonderen Gleitflächen an der Unterseite versehen ist.
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