Die Erfindung betrifft einen modularen Planarläufer und das Verfahren zu seiner Herstellung, wie er insbesondere für hybridartige und schrittmotorartige Planareinheiten für die Feinpositionierung zur Anwendung kommt.

Im Stand der Technik ist es bekannt, daß große Planarläufer einstückig ausgebildet sind. Dabei sind zwei oder mehrere Antriebselemente für x-Richtung und zwei oder mehrere Antriebs­ elemente für die y-Richtung vorgesehen.

Die großen Planarläufereinheiten wurden dabei auch im ganzen hergestellt. Die Antriebselemente für die x-Richtung und die Antriebselemente für die y-Richtung liegen dabei nebeneinander. So wurde beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 23 45 456 vorgeschlagen, jeweils zwei für die x-Richtung und zwei für die y-Richtung vorgesehene Antriebskörper in einer Ebene anzuordnen, wobei die einzelnen Antriebskörper jeweils zweireihig angeordnete Spulenkörper besitzt. Mit den Offenlegungsschriften DE 16223832 und DE 17 88 154 wurde eine weitere Konfiguration eines Planarläu­ fers bekannt gemacht, bei dem ebenfalls zwei für die x-Richtung und zwei für die y-Richtung vorgesehene Antriebselemente in einer Ebene integriert sind.

In der US.PS 3851196 ist ebenfalls eine Planareinheit gezeigt bei der im Läufer sowohl eine für die x-Richtung als auch zwei für die y-Richtung vorgesehene Antriebseinheiten integriert sind. Nachteilig wirkt sich dabei aus, daß während der gesamten Her­ stellungsphase ein erhebliches Risiko besteht, das durch die umfangreiche Bearbeitung gegeben ist. Insbesondere die Ein­ bringung der parallel angeordneten feinen Nuten und die hierzu rechtwinklig angeordneten feinen Nuten erfordern einen sehr hohen Aufwand an Genauigkeit und Akribie, da ansonsten die Funktion durch eine fehlerhafte Anordnung und Gestaltung der Funktions­ elemente nicht in der gewünschten Qualität der Genauigkeit realisiert werden kann.

Das Risiko, daß bei großen Planarläufern im Endbereich der Bearbeitung und Strukturierung von großen Läufern Fehler auftreten, steigt mit der Größe der Läufer.

Damit sind sehr hohe technische und technologische Aufwendungen erforderlich.

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen modularen Planarläufer und das Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, bei dem die Nachteile des Standes der Technik gemindert und beseitigt werden und der einen solchen Aufbau besitzt, daß das Risiko für die Herstellung der filigranen Struktur im großen Planarläufer wesentlich abgesenkt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen modularen Planarläufer und das Verfahren zu seiner Herstellung hervor­ zubringen, der einen einfachen Aufbau aufweise und bei dem die an sich bekannte, aufwendige komplizierte und risikoreiche filigrane Strukturierung auf eine einfache besser beherrschbare Strukturierung geführt wird, wobei die Dimension des Läufers nach Belieben vergrößert werden kann, ohne daß das Risiko für die Herstellung steigt, sondern nahezu konstant gehalten werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Gesamtanordnung aus einer Trageplatte und mehreren Modulbaustei­ nen aufgebaut ist und daß die Trageplatte eine Abdeckhaube sowie mehrere zur Aufnahme der Modulbausteine, Plattendurchbrüche aufweist und daß die Modulbausteine ein Gehäuse mit einem Umlaufsteg besitzen und daß zwischen der Außenwandung des Gehäuses sowie der Oberfläche des Umlaufsteges und der Innenwandung des Plattendurchbruches sowie der Unterfläche, der Trageplatte ein Ausricht- und Klebespalt vorgesehen ist, der mit einer Ver­ klebemasse ausgefüllt ist.

Vorteilhaftes Merkmal, daß die Klebemasse im Ausricht- und Klebespalt ein aushärtender, elastischer gefüllter Epoxydharz ist.

Die Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die Gesamtanordnung einen vierteiligen modularen Planarläufer darstellt und zwei Modulbausteine für den Betrieb in x-Richtung und zwei Modulbausteine für den Betrieb in y-Richtung aufweist. Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung liegt weiterhin dadurch vor, daß die Gesamtanordnung einen achtteiligen modularen Planarläufer darstellt und vier Modulbausteine für den Betrieb in x-Richtung und vier Modulbausteine für den Betrieb in y- Richtung aufweist und im Mittelbereich eine Mittenausnehmung besitzt.

Die Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die Gesamtanordnung einen Anschlußadapter besitzt und auf einem Stator angeordnet ist und daß der Stator eine Statorstruktur besitzt, wobei die Statorstruktur eine Kreuzstruktur darstellt, und daß der Stator eine umlaufende Umrandung und einen An­ schlußkasten besitzt, wobei zwischen dem Anschlußkasten und dem Anschlußadapter eine elektropneumatische Flachleitung vorgesehen ist.

Merkmal der Erfindung ist es, daß die Kreuzstruktur eine große Vielzahl von Statorzähnen aufweist, die turmartig und picksel­ artig ausgebildet sind und die von netzartig ausgebildeten, die Statorzähne umschließenden Statorzahnlücken umgeben sind.

Nach der Erfindung ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß folgende Verfahrensschritte realisiert werden:

Die Erfindung soll an Hand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert werden. Die Darstellungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1: Eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäßen modularen Planarläufers in Draufsicht,

Fig. 2: eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäßen modularen Planarläufers in Vorderansicht und Schnitt nach Fig. 1,

Fig. 3: eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines in Vorderansicht und Vollschnitt,

Fig. 4: eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines in Draufsicht und Teilschnitt nach Fig. 1,

Fig. 5: eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines in Seitenansicht nach Schnitt B-B aus Fig. 3,

Fig. 6: eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines in Seitenansicht nach Schnitt A-A aus Fig. 3,

Fig. 7: eine prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Variante eines modularen Planarläufers mit vier Modulbausteinen,

Fig. 8: eine prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Variante eines modularen Planarläufers mit acht Modulbausteinen und einer mittleren Freimachung,

Fig. 9: eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäßen modularen Planarläufers im Teilschnitt, bei dem zwei Modulbausteine hintereinander angeordnet sind,

Fig. 10: eine Einzelheit D aus Fig. 9 im nicht bestromten Zustand,

Fig. 11: eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäßen modularen Planarläufers im Teilschnitt, bei dem zwei Modulbausteine bestromt hintereinander angeordnet sind,

Fig. 12: eine Einzelheit E aus Fig. 11 im bestromten Zustand,

Fig. 13: eine Einzelheit F aus Fig. 12, bei der die Gießnut im vergrößerten Maßstab dargestellt ist,

Fig. 14: eine Unteransicht eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines,

Fig. 15: eine Vorderansicht eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines nach Fig. 14 im Schnitt,

Fig. 16: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines nach Fig. 14 im Schnitt.

In Fig. 1 ist eine prinzipielle Darstellung eines erfindungs­ gemäßen modularen Planarläufers in Draufsicht gezeigt. Die Gesamtanordnung 1 umfaßt eine Trageplatte 2, in deren Platten­ durchbrüchen 5 Modulbausteine 3 aufgenommen sind. Auf die Trageplatte 2 ist eine Abdeckhaube 4 aufgesetzt und im seitlichen Bereich ist ein Anschlußadapter 6 angelenkt. Vom Anschlußadapter 6 ist eine elektropneumatische Energieflachleitung 7 zum Anschlußkasten 8 geführt, wobei der Anschlußkasten 8 an den Stator 9 angelenkt ist. Der Stator 9 besitzt an der Oberfläche eine Statorstruktur 10, die hier eine Kreuzstruktur 49 ist. Die Statorstruktur 10 ist nach Bild 1 durch eine Umrandung 11 eingefaßt. Die Unterseite der Gesamtanordnung 1 kommt über ein hier nicht näher bezeichnetes Luftlager auf der oberen Kreuz­ struktur 49 zur Auflage.

In Fig. 2 ist eine prinzipielle Darstellung eines erfindungs­ gemäßen modularen Planarläufers in Vorderansicht und Schnitt nach Fig. 1 gezeigt. Die Gesamtanordnung 1 befindet sich über einem Luftspalt 50 auf dem Stator 9. Der Stator 9 besitzt eine Stator­ struktur 10, die hier eine Kreuzstruktur 49 ist. Der Stator 9 ist von einer Umrandung 11 eingefaßt, wobei an die Umrandung 11 der Anschlußkasten 8 angelenkt ist. Vom Anschlußkasten 8 ist die elektropneumatische Energieflachleitung 7 an den Anschlußadapter 6 geführt, wobei der Anschlußadapter 6 an die Gesamtanordnung 1 angelenkt ist. Die Gesamtanordnung 1 besteht aus der Trageplatte 2, die in ihren Plattendurchbrüchen 5 Modulbausteine 3 aufnimmt. Auf der Trageplatte 2 ist die Abdeckhaube 4 befestigt, an die der Anschlußadapter 6 angelenkt ist.

In Fig. 3 ist eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines in Vorderansicht und Vollschnitt gezeigt. Dabei besitzt der Modulbaustein 3 ein Gehäuse 12 mit einem Umlaufsteg 13 und beinhaltet vier Spulenkörperausnehmungen 14, in die Spulenkörper 15 eingebracht sind. Zwischen den Spulenkörpern 15 ist im linken Bereich ein nicht näher bezeichne­ ter Steg des Gehäuses 12 vorgesehen, der den linken Luftkanal 19 beinhaltet. An dem linken Bereich mit Spulenkörpern 15 schließt sich ein Mittelbereich, ein breiterer Steg des Gehäuses an, wobei im rechten Bereich eine etwa spiegelbildliche Anordnung der Spulenkörper zum linken Bereich gegeben ist. Im rechten Bereich sind in den beiden Spulenkörperausnehmungen 14 ebenfalls Spulenkörper 15 eingebracht worden. Zwischen den beiden rechten Spulenkörpern 15 ist ein nicht näher bezeichneter Steg des Gehäuses 12 angeordnet, der den rechten Luftkanal 20 beinhaltet.

In Fig. 4 ist eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines in Draufsicht und Teilschnitt nach Fig. 3 gezeigt. Der Modulbaustein 3 besteht aus einem Gehäuse 12, das einen Umlaufsteg 13 besitzt. Im Gehäuse 12 sind Spulen­ körperausnehmungen 14 vorgesehen, in denen Spulenkörper 15 eingebracht sind und die mit einer Vergußmasse 33 eingeklebt sind. Im oberen Bereich der Darstellung ist eine Luftzuführung 16 vorgesehen, die in einen linken Luftkanal 19 und einen rechten Luftkanal 20 mündet. Der im linken Bereich 40 vorgesehene linke Luftkanal 19 weist einen Abdichtstopfen 21 und zwei linke auftdüsen 18 auf. Der im rechten Bereich 41 vorgesehene rechte Luftkanal 20 weist einen Abdichtstopfen 21 und zwei rechte Luftdüsen 17 auf.

In Fig. 5 ist eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines in Seitenansicht nach Schnitt B-B aus Fig. 3 gezeigt. Der Modulbaustein 3 besitzt einen Umlaufsteg 13, eine Spulenkörperausnehmung 14 und eine Luftzuführung 16. In der Spulenkörperausnehmung 14 ist der Spulenkörper 15 fest eingebracht und mit der Vergußmasse 33 vergossen.

In Fig. 6 ist eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines in Seitenansicht nach Schnitt A-A aus Fig. 3 gezeigt. Der Modulbaustein 3 besteht aus dem Gehäuse 12, aus einem Umlaufsteg 13, einer Luftzuführung 16 und einem sich daran anschließenden linken Luftkanal 19, der an einem Abdichtstopfen 21 verschlossen ist. Im unteren Bereich des Gehäuses 12 sind zwei linke Luftdüsen 18 eingelassen, die mit dem linken Luftkanal 19 in Verbindung stehen. Die linken Luftdüsen 18 sind schraubbar eingebracht.

In Fig. 7 ist eine prinzipielle Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Variante eines modularen Planarläufers mit vier Modul­ bausteinen gezeigt. Die Gesamtanordnung 1 stellt hier einen vierteiligen modularen Planarläufer 23 dar. Die Trageplatte 2 nimmt in ihren Plattendurchbrüchen 5 jeweils einen Modulbaustein 3 auf. Zwischen dem Modulbaustein 3 und den Plattendurchbrüchen 5 ist ein Ausricht- und Klebespalt 22 vorgesehen. Der Ausricht- und Klebespalt 22 ist seinerseits mit einer Vergußmasse 33, die eine leichte Elastizität aufweist, ausgefüllt.

In Fig. 8 ist eine prinzipielle Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Variante eines modularen Planarläufers mit acht Modul­ bausteinen und einer mittleren Freimachung gezeigt. Die Gesamt­ anordnung 1 stellt hier einen achtteiligen modularen Planarläufer 24 dar und besteht hier aus der Trageplatte 2, die Plattendurch­ brüche 5 sowie eine Mittenausnehmung 25 besitzt, und den in den Plattendurchbrüchen 5 aufgenommenen Modulbausteinen 3.

In Fig. 9 ist eine prinzipielle Darstellung eines erfindungs­ gemäßen modularen Planarläufers im Teilschnitt erfolgt, bei dem zwei Modulbausteine hintereinander angeordnet sind. Die Gesamt­ anordnung 1 befindet sich auf dem Stator 9 mit einer Stator­ struktur 10. Die Gesamtanordnung 1 ist hier aus Trageplatte 2 und den Modulbausteinen 3 gebildet, wobei die Trageplatte 2 Platten­ durchbrüche 5 aufweist, in der die Modulbausteine 3 aufgenommen sind. Zwischen den Modulbausteinen 3 und den Plattendurchbrüchen 5 sind Ausrichte- und Klebespalte vorgesehen, die mit Vergußmasse 33 ausgefüllt sind. Die Modulbausteine 3 weisen ein Gehäuse 12 auf, in das Eisenkerne 32 mit Spulen 31 eingebracht sind. Zwischen dem linken Eisenkern 32 und dem rechten Eisenkern 32 ist ein Distanzkörper 38 vorgesehen. Auf dem linken Eisenkern ist ein linker Magnet 34 und auf dem rechten Eisenkern ist ein rechter Magnet 36 aufgebracht, wobei nach Aufbringung des Querjoches 35 sich der linke Magnet 34 als Südpol ausbildet. In der Mitte des Gehäuses 12 befindet sich ein Mittelsteg 37. Auf der rechten Seite des Mittelsteges befindet sich noch einmal eine gleiche Anordnung, wie bereits oben zu Fig. 9 beschrieben.

In Fig. 10 ist eine prinzipielle Darstellung eines erfindungs­ gemäßen modularen Planarläufers im Teilschnitt nach Fig. 9 Einzelheit D in nicht bestromtem Zustand gezeigt.

Die Feldlinien durchziehen den Eisenkern 32. Der Eisenkern 32 liegt auf der linken Seite an dem Begrenzungssteg 39 und dem Distanzkörper 38 und ist mittels Vergußmasse 33 eingebettet. Im Zentrum des Eisenkerns 32 befindet sich die Spule 31. Im Stator 9 befinden sich an der Oberfläche abwechselnd ein Statorzahn 29 und eine Statorlücke 30, wohin die Statorzahnlücke ebenfalls mit Vergußmasse 33 gefüllt ist. Im Eisenkern 32 befinden sich an der Unterseite jeweils abwechselnd ein Läuferzahn 27 und eine Läuferzahnlücke 28 wobei die Läuferzahnlücken 28 ebenfalls mit Vergußmasse 33 verfüllt sind. In Fig. 11 ist eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäßen modularen Planarläufers im Teilschnitt, bei dem zwei Modulbausteine im bestromten Zustand hintereinander angeordnet sind.

Im linken Bereich ist die Einzelheit E gekennzeichnet, die in Fig. 12 vergrößert dargestellt ist, sowie die Einzelheit F, die in Fig. 13 vergrößert dargestellt ist.

Auf dem Stator 9 befindet sich die Gesamtanordnung 1 mit einer Trageplatte 2 mit zwei Modulbausteinen 3. In jedem Modulbaustein 3 sind jeweils zwei Spulenkörper 15 eingebracht, die jeweils aus zwei Eisenkernen 32 mit eingebrachter Spule 31 bestehen, wobei auf den Eisenkernen 32 jeweils ein linker Magnet 34 mit rechtem Magnet 36, die über ein Querjoch 35 verbunden sind, angeordnet sind, so daß die beiden Dauermagneten als sogenannter linker Magnet 34 und sogenannter rechter Magnet 36 wirken.

Die Modulbausteine 3 sind jeweils mit einer Abdeckplatte 26 versehen.

In Fig. 12 ist eine Einzelheit E aus Fig. 11 im bestromten Zustand und vergrößert dargestellt.

Der Stator 9 besitzt dabei Statorzähne 29 und Statorzahnlücken 30, die sich abwechseln. Die Eisenkerne 32, die durch die beiden Begrenzungsstege 39 mit dem Distanzkörper 38 gehalten werden mit Spule 31, besitzen im oberen Bereich einen linken Magnet 34, somit einen rechten Magneten 36, die beide über das Querjoch 35 kurzgeschlossen sind. Hier ist der bestromte Zustand dargestellt, so daß die Feldlinien über den linken Bereich 40 gelenkt werden. Im rechten Bereich 41 gibt es keinen Feldlinienverlauf. Dahinter stehen die Läuferzähne 27 des Spulenkörpers 15 über den Stator­ zähnen 29 des Stators 9 und die Läuferzahnlücken 28 über den Statorzahnlücken 30.

In Fig. 13 ist eine Einzelheit F aus Fig. 11 gezeigt, bei der die Gießnut im vergrößerten Maßstab dargestellt ist.

Auf dem Stator 9 mit Statorzähnen 29 und mit Statorzahnlücken 30 befindet sich über dem Luftspalt 50 die Gesamtanordnung 1 mit einer Trageplatte 2 und einem Modulbaustein 3. In der Trageplatte 2 ist über dem Plattendurchbruch 5 der Modulbaustein 3 aufgenom­ men, wobei sich zwischen dem Modulbaustein 3 und der Trageplatte 2 ein Ausricht- und Klebespalt 22 befindet.

Der Ausricht- und Klebespalt 22 ist mit Klebemasse 48 gefüllt, die eine gewisse Elastizität besitzt.

Der Ausricht- und Klebespalt 22 wird von der Außenwand 44 des Modulbausteins 3 mit der Innenwand 46 des Plattendurchbruches 5 der Trageplatte 2 sowie zwischen der Oberfläche 45 des Modulbau­ steins 3 und der Unterfläche 47 der Trageplatte 2 gebildet.

Der Modulbaustein 3 besitzt ein Gehäuse 12 mit der Außenwand 44 sowie einen Eisenkern 32, der an dem Begrenzungssteg 39 anliegt und der die Spule 31 aufnimmt, wobei eine Einbettung über die Vergußmasse 33 gegeben ist.

Der Eisenkern 32 besitzt abwechselnd angeordnete Läuferzähne 27 und Läuferzahnlücken 28, die den abwechselnd angeordneten Statorzähnen 29 und Statorzahnlücken 30 gegenüberstehen.

Die Luftspalthöhe 51 ist etwa 10 bis 15 µm.

In Fig. 14 ist eine Unteransicht eines erfindungsgemäß vor­ gesehenen Modulbausteines gezeigt. Die Eisenkerne 32 besitzen 2 Läuferzähne 27 und Läuferzahnlücken 28. Gleichzeitig sind linke Luftdüsen 18 und rechte Luftdüsen 19 vorgesehen. Die Umrandung 11 besitzt einen Umlaufsteg 13.

In Fig. 15 ist eine Vorderansicht eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines nach Fig. 14 im Schnitt darge­ stellt. Der Modulbaustein 3 als Bestandteil der Gesamtanordnung 1 besitzt an seiner Umrandung 11 einen Umlaufsteg 13, und die Eisenkerne 32 besitzen abwechselnd angeordnete Läuferzähne 27 und Läuferzahnlücken 28.

In Fig. 16 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß vorgesehenen Modulbausteines nach Fig. 14 im Schnitt darge­ stellt. Dabei besitzt die Umrandung 11 einen Umlaufsteg 13 mit Läuferzähnen 27 und Läuferzahnlücken 28 und strukturierte Eisenkerne 32.

Bezugszeichenliste

1 Gesamtanordnung
2 Trageplatte
3 Modulbaustein
4 Abdeckhaube
5 Plattendurchbruch
6 Anschlußadapter
7 Flachleitung
8 Anschlußkasten
9 Stator
10 Statorstruktur
11 Umrandung
12 Gehäuse
13 Umlaufsteg
14 Spulenkörperausnehmung
15 Spulenköper
16 Luftzuführung
17 rechte Luftdüsen
18 linke Luftdüsen
19 linker Luftkanal
20 rechter Luftkanal
21 Abdichtstopfen
22 Ausricht- und Klebespalt
23 vierteiliger modularer Plan
24 achtteiliger modularer Plan
25 Mittenausnehmung
26 Abdeckplatte
27 Läuferzahn
28 Läuferzahnlücke
29 Statorzahn
30 Statorzahnlücke
31 Spule
32 Eisenkern
33 Vergußmasse
34 linker Magnet
35 Querjoch
36 rechter Magnet
37 Mittelsteg
38 Distanzkörper
39 Begrenzungssteg
40 linker Bereich
41 rechter Bereich
42 Luftdüsenabstand
43 Strukturbreite
44 Außenwandung
45 Oberfläche
46 Innenwandung
47 Unterfläche
48 Klebemasse
49 Kreuzstruktur
50 Luftspalt
51 Luftspalthöhe