DE68924217T2

DE68924217T2 - Linearantrieb.

Info

Publication number: DE68924217T2
Application number: DE68924217T
Authority: DE
Inventors: Souji Ohba; Hideki Ohura; Ryota Shimizu
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2009-07-29
Also published as: US5091710A; KR930007591B1; EP0353074A3; DE68924217D1; KR910003904A; EP0353074B1; EP0353074A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG:

1. Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linear-Schrittantrieb, der eine Linearbewegung unter Benutzen elektromechanischer Wandlermittel ausführt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Bisher ist allgemein verfügbar ein Verfahren zum Wandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung unter Benutzung eines Wandlermittels wie einer Kugelschraube, eines Zahnritzels usw. für den Motor der Drehbewegung, wie in dem optischen AufnahmeÜberquerungsmittel eines Optikplattenantriebs zur Wiedergabe aufgezeichneter Information von einem Platten-Aufzeichnungs-medium mit z. B. spiralförmig aufgezeichneter Informationsspur.
Weiter ist als ein Mittel zum Direktantrieb eines angetriebenen Teils ohne Benutzung des genannten Wandlermechanismus ein Linearmotor oder Linearimpulsmotor bekannt. Diese Antriebsvorrichtungen bestehen aus einem Stator, der hauptsachlich Magnetmaterialien umfaßt und einen Laufweg bildet, und einem Bewegungsteil, das mit geringem Spalt dem Stator gegenüber angeordnet ist.
Wie z.B. im Fall des Linearimpulsmotors (L. Tsai; Design provides High Plotter performance at Low Cost; H.P.-Journal 1979-2) ist der genannte Stator zusammengesetzt aus Magnetpolzähnen mit einer bestimmten Schrittbreite, und der Bewegungsteil ist zusammengesetzt aus zwei Jochen mit zu den Magnetpolzähnen des Stators unterschiedlichen Schrittbreiten, die zwischen einander einen Permanentmagneten halten, und einem Paar um die Joche gewickelter Elektromagnetspulen. Das Bewegungsteil wird schrittweise durch abwechselnde Erregung der Elektromagnetspulen gegenüber dem Stator verschoben.
Als solche sind als ein Mittel zum Linearantrieb das Verfahren der Benutzung eines Übertragungsmechanismus oder das Verfahren des Direktantriebs soweit bekannt. Diese beiden Verfahren bringen einen komplizierten Aufbau des Laufweges mit sich und erfordern einen großen einzunehmenden Platz, so daß eine Begrenzung bei dem Erreichen eines wirksamen Hubes besteht.
Da bei diesen Aufbauten das Bewegungsteil von dem Stator gezwungen wird, sich über einen gewissen geringen Spalt zu bewegen, ist eine hohe Genauigkeit sowohl für den gesamten Stator wie für das Bewegungsglied erforderlich, wodurch sich die Herstellkosten erhöhen.
Weiter erschwert es die Aufhängung des Bewegungsgliedes, den Laufweg stabil zu halten, infolge der Vibration und der Stöße, die von außen auf die Vorrichtung ausgeübt werden, und wegen der Positionsbedingung.
FR-A-2 220 107 offenbart einen Linearmotor, der eine große Verschiebung mit hoher Geschwindigkeit erreichen kann und zwei steuerbare Halteelemente und ein mit den Halteelementen gekoppeltes und in Reaktion auf Einwirkungen von elektrischen Steuerparametern so verformbares Gleitelement enthält, daß der Abstand zwischen den Halteelementen geändert wird. Jedes Halteelement umfaßt einen Elektromagneten, der zum Klemmen einer Führungsschiene fähig ist, und das Gleitelement umfaßt einen aus einem Ringteil aus Magnetmaterial zusammengesetzten Elektromagneten, der mit einem Spalt und Spulen versehen ist. Wenn die Spule beaufschlagt wird, wird eine Anziehungskraft zwischen den einander gegenüberliegenden Ringflächen am Spalt erzeugt, die den Ring verformen läßt. Diese Verformung verursacht in Zusammenwirkung mit dem abwechseinden Klemmen der Halteelemente eine Linearverschiebung.
Bei diesem Aufbau muß jedes Halteelement und Gleitelement mit einem jeweiligen zugehörigen Elektromagneten und einer Antriebssteuerschaltung versehen werden, so daß die Vorrichtung erhebliche Größe und einen komplizierten Aufbau erhält. Weiter verbraucht die Dauerbeaufschlagung für die Klernrnung der Führungsschiene eine hohe Leistung, so daß der Energieverbrauch groß ist.
DE-B-12 65 302 beschreibt gleichartig zu dem Vorstehenden einen Linearmotor, der zwei zum Klemmen einer Führungsschiene fähige Gleitteile (4, 5) und ein mit den Gleitteilen gekoppeltes und elektromagnetisch in Gleitrichtung aus fahr- und zusammenziehbares Kopplungsteil umfaßt. Das Zusammenwirken des Ausfahrens und des Zusammenziehens des Kopplungsteils mit dem abwechselnden Klemmen der beiden Gleitteile verursacht eine Linearverschiebung.
Auch bei diesem Aufbau muß jedes Gleit- und jedes Kopplungsteil mit seiner eigenen Antriebseinheit und Antriebssteuerschaltung versehen werden, so daß der Gesamtaufbau von beträchtlicher Größe und kompliziert wird. Weiter verbraucht die kontinuierliche Beaufschlagung zum steten Halten des Gleitteils an der Führungsschiene (um einen Stationärzustand aufrecht zu erhalten) hohe Leistung, so daß der Energieverbrauch groß wird. Damit ist der geoffenbarte Stand der Technik nicht für einen Linearmotor geringer Größe mit geringem Energieverbrauch geeignet.
Andererseits wurde ein Verfahren vorgeschlagen, wie es in US-PS 4 697 164 gezeigt ist, als ein weiterer Direktantrieb, der sich von dem in dem genannten Linearmotor vorhandenen unterscheidet. Der Aufbau umfaßt zwei Statoren, die an einer Welle mit Abstand voneinander in Axialrichtung der Welle koaxial angebracht sind, ein Paar Anker, die frei gleitbar durch die Welle relativ zu den Statoren gestützt werden, ein Paar Riegelmittel, die jeweils eine die Welle umgebende Zentralöffnung besitzen und an ihrem Ende drehbar mit den Ankern verbunden sind, und ein Federmittel, das zwischen den Statoren und den Ankern angeordnet ist, um die Anker von den Statoren wegzudrängen. Durch abwechselndes Erregen eines Paares von in den Statoren enthaltenen Elektromagnetspulen werden die Anker gegen die Druckkraft des Federmittels zu der Statorseite angezogen und das Riegelmittel an der Scheibe führt eine Schwenkbewegung aus, deren Schwenkpunkt an seinem Ende liegt, so daß die Welle mit der Zentralöffnung gefaßt wird, wodurch eine Linearbewegung ausgeführt wird.
Dieser Aufbau benötigt neben dem elektromagnetischen Betriebsmittel ein mechanisches Greifmittel, braucht eine große Anzahl von Bestandteilen, die die Größe und die Kosten erhöhen, und es tritt weiter infolge des mechanischen Fassens der Welle ein Verschleiß auf, wodurch sich Probleme mit der Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Vorrichtung ergeben.
Da weiter bei diesem Aufbau die Anker immer gegen die Druckkraft des Federmittels zu der Statorseite angezogen werden, ist die für das Erzielen einer wirksamen Antriebskraft gegen das angetriebene Teil auf zuwendende Energie groß.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Linearantrieb zu schaffen, der leicht mit geringer Größe und verringerten Kosten aufgebaut werden kann und eine hohe Produktivität zeigt.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Linearantrieb, welcher umfaßt erste und zweite Teile, von denen eines eine erste Bewegungseinheit ist, die relativ zu dem anderen Teil, einem stationären Teil, bewegbar ist; und eine Antriebsanordnung einschließlich einer zweiten Bewegungseinheit, die relativ zu dem ersten Teil hin- und herbewegbar und zum wahlweisen Koppeln der zweiten Bewegungseinheit mit dem ersten und dem zweiten Teil betätigbar ist, um so eines von den ersten und zweiten Teilen schrittweise mit Bezug auf das andere zu bewegen, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Teil aus einem Magnetmaterial gefertigt ist,
daß das erste Teil und die zweite Bewegungseinheit jeweils mit dem zweiten Teil in Kontakt sind und jeweilige gegenüberliegende Flächen besitzen, die normalerweise durch einen Spalt Abstand haben, so daß das eine Teil relativ zum anderen bewegbar ist;
und daß die Antriebsanordnung weiter umfaßt: magnetische Kopplungsmittel, die sowohl an dem ersten Teil wie an der zweiten Bewegungseinheit vorgesehen sind, um eine magnetische Kontaktkraft auf das zweite Teil zu erzeugen, und magnetische Antriebsmittel, die mit dem ersten Teil und der zweiten Bewegungseinheit zusammenwirken zum Erzeugen einer Magnetkraft an den einander gegenüberliegenden Flächen und zum magnetischen Steuern der durch das magnetische Kopplungsmittel erzeugten magnetischen Kontaktkraft jeweils des ersten Teils und der zweiten Bewegungseinheit, um so eine Hin- und Herbewegung der zweiten Bewegungseinheit relativ zu dem ersten Teil zu erzeugen und dadurch eine Schrittbewegung des einen von dem ersten und dem zweiten Teil relativ zu dem jeweils anderen zu verursachen.
Das erste und das zweite Teil können ein stationäres Teil und eine weitere Bewegungseinheit umfassen, oder umgekehrt.
Mittels des vorstehenden Aufbaus sind die erste und die zweite Bewegungseinheit jederzeit mit dem stationären Teil durch Magnetflüsse magnetisch gekoppelt, die durch das Magnetkopplungsmittel gebildet werden, wobei kein elektrischer Strom fließen muß. Ein Magnetflußweg ist so aufgebaut, daß dadurch, daß man einen Strom durch das Magnetantriebsmittel fließen läßt, eine Elektromagnetkraft zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen erzeugt wird, die eine Relativverschiebung der ersten und der zweiten Bewegungseinheit in der Anziehungsrichtung mit einem vorgegebenen Hub verursacht, und man läßt den Magnetfluß zum Erzeugen der Elektromagnetkraft zwischen den jeweiligen Bewegungseinheiten und dem stationären Teil fließen, um den Magnetfluß des Magnetkopplungsmittels an dem Kontaktteil jeder Bewegungseinheit zu dem stationären Teil zu überdecken, so daß die Magnetkopplungskraft mit dem stationären Teil entweder zunimmt oder abnimmt. Dementsprechend wird durch Ändern der Richtung und der Größe des durch die Elektromagnetspule fließenden Stroms die jeweilige Kontaktkraft der ersten bzw. zweiten Bewegungseinheit mit dem stationären Teil wahlweise so gesteuert, daß die eine in der Verstärkungsrichtung und die andere in der Schwächungsrichtung liegt, so daß eine der beiden Bewegungseinheiten stationär an dem stationären Teil gehalten wird, während die andere durch die zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Bewegungseinheiten wirkende Elektromagnetkraft eine Schrittbewegung vollbringt.
Bei einem bevorzugten Aufbau besitzt die erste Bewegungseinheit gegenüberliegende Flächen an entgegengesetzt liegenden Seiten in der Bewegungsrichtung der Bewegungseinheiten, und die zweite Bewegungseinheit besitzt gegenüberliegende Flächen gegenüber den gegenüberliegenden Flächen der ersten Bewegungseinheit, so daß in der Bewegungsrichtung der Bewegungseinheiten erste und zweite Spalte an einander gegenüberliegenden Seiten gebildet werden. Erste und zweite Elektromagnetmittel sind vorgesehen zum Erzeugen von Magnetflüssen, die durch den ersten bzw. den zweiten Spalt hindurchtreten. Durch abwechselndes Beaufschlagen des ersten bzw. zweiten Elektromagnetmittels werden die Kontaktkräfte der jeweiligen Bewegungseinheiten zu dem stationären Teil und die Magnetkräfte an den jeweiligen Spalten selektiv so gesteuert, daß der relative Schrittbewegungs-Zyklus der Bewegungseinheiten sich anhaltend wiederholt, wodurch ein kontinuierlicher Vorschub in einer Richtung entsteht. Der Linearantrieb kann durch Umkehren des Stromflusses in jedem Elektromagnetmittel in der umgekehrten Richtung bewegt werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist im Unterschied zu dem üblichen bekannten Linearantriebverfahren, bei der vorliegenden Konstruktion jede Bewegungseinheit durch das Magnetkopplungsmittel von einfachem Aufbau wie einem Permanentmagneten jederzeit stabil in Berührung mit dem stationären Teil gehalten und darüberhinaus sind alle Antriebsteile, die den vorgeschriebenen Hub relativ zu erzielen erlauben, in der ersten und der zweiten Bewegungseinheit untergebracht, ohne an dem stationären Teil, das einen Laufweg bildet, eine spezielle Schiene zu benötigen, wie eine mit vorstehenden Magnetpolzähnen. Dementsprechend kann eine einfache kompakte Antriebsvorrichtung mit insgesamt einer geringen Anzahl von Teilen realisiert werden.
Da es weiter möglich ist, die Aufhängung der Bewegungseinheit an dem stationären Teil zu vereinfachen und eine Schrittbewegung mit hoher Präzision mittels eines Impulseingangssignals auszuführen, können die Kosten der gesamten Vorrichtung niedrig gehalten werden, so daß der Linearantrieb eine hohe Produktivität aufweist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Schritt-Linearantriebs nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2a und 2b sind jeweils Seiten-Schnittansichten, nach Linie 1-1' der Fig. 3 genommen;
Fig. 3a und 3b sind jeweils Seiten-Schnittansichten, nach Linie 2-2' in Fig. 2 genommen;
Fig. 4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Schritt-Linearantriebs nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5a und Fig. 5b sind jeweils eine Seiten-Schnittansicht der Ausführung nach Fig. 4;
Fig. 6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Schritt-Linearantriebs nach einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine Seiten-Schnittansicht eines Schritt-Linearantriebs nach einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist eine auseinandergezogene Schnittansicht eines Linearantriebs nach einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 ist eine Seiten-Schnittansicht eines Schritt- Linearantriebs nach einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Schritt-Linearantriebs nach einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist eine Seiten-Schnittansicht der Fig. 10;
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Optikaufnehmer-Querbewegungsmittels, hergestellt durch Anwendung eines Schritt-Linearantriebs nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13a ist ein Blockschaltbild für einen Schritt-Linearantrieb nach der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 13b ist eine Ansicht, die eine Bewegung eines Schritt-Linearantriebs nach der vorliegenden Erfindung darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Fig. 1, 2 und 3 zeigen einen Schritt-Linearantrieb nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Linearantrieb umfaßt eine stationäre Grundplatte 10 und zwei Bewegungseinheiten 20, 40, die in Kontakt mit der Grundplatte und relativ frei mit einem vorgegebenen Hub in Vorschubrichtung gegeneinander verschiebbar sind. Die Bewegungseinheit 20 besitzt ein Joch 21 mit der Form eines an einer Seite offenen Quadrates, das im rechtem Winkel quer zu der stationären Grundplatte 10 in Kontakt mit ihr ist an einem Paar Kontaktflächen 21a, 21b, ein Joch 24, das an einer Endfläche 24a des Jochs der stationären Grundplatte 10 gegenüber liegt mit einem gewissen Spalt zwischen Joch und Grundplatte und etwa in der Mitte zwischen den Kontaktflächen 21a, 21b, und einem Permanentmagnet 25, der an seinen beiden Endflächen mit den verschiedenen Magnetpolen durch die Joche 21 und 24 etwa am mittleren unteren Teil des Joches 21 geklemmt ist. Mit dem Permanentmagneten 25 als Quelle magnetomotorischer Kraft wird ein Magnetflußweg so gebildet, daß ein konstanter Magnetfluß durch das Joch 21, die Kontaktflächen 21a, 21b, die stationäre Grundplatte 10, den Spalt zwischen der stationären Grundplatte 10 und der Jochendfläche 24a und dem Joch 24 hindurchgeleitet wird.
Andererseits besitzt die Bewegungseinheit 24 ein Joch 41 mit der Form eines einseitig offenen Quadrates, mit Kontaktflächen 41a, 41b, die mit der stationären Grundplatte 10 in Vorschubrichtung in Kontakt sind, ein Joch 43 mit der Form eines einseitig offenen Quadrates mit zwei Endflächen 43a, 43b, die symmetrisch in rechten Winkel zu den Kontaktflächen 41a, 41b angeordnet sind und jeweils über einen gewissen Spalt der stationären Grundplatte 10 gegenüberliegen, und einen Permanentmagneten 42, der an seinen beiden Endflächen mit den unterschiedlichen Magnetpolen durch die Joche 41 und 43 etwa um den mittleren unteren Teil des Joches 43 geklemmt ist. Mit diesem Permanentmagneten 42 als Quelle magnetomotorischer Kraft wird ein Magnetflußweg so gebildet, daß ein konstanter Magnetfluß zu dem Joch 43 durch das Joch 41, die Kontaktflächen 41a, 41b und die Spalte zwischen der stationären Grundplatte und den Jochendflächen 43a, 43b hindurchgeleitet wird.
Dementsprechend sind die Joche und die stationäre Grundplatte 10, welche die Magnetflußwege der jeweiligen Bewegungseinheiten 20, 40 bilden, hauptsächlich aus einem Magnetmaterial zusammengesetzt, das einen niedrig aufgekohlten Stahl umfaßt, und die Permanentmagnete 25, 42 sind so magnetisiert, daß die gleichen Magnetpole an der Jochendfläche 24a der Bewegungseinheit 20 und der Jochendfläche 43a, 43b der Bewegungseinheit 40 ausgebildet sind. Die Permanentmagneten, die Joche und die stationäre Grundplatte bilden magnetische Kopplungsmittel.
Zwischen den Bewegungseinheiten 20 und 40 sind Joche 22 und 23 gekoppelt mit dem Joch 21 vorgesehen, die jeweils einen quadratischen Querschnitt besitzen. Die Joche 22 und 23 liegen parallel zu der stationären Grundplatte 10 jeweils in zwei Richtungen entlang der Vorschubrichtung, mit ihrer Mitte an den Kontaktflächen 21a, 21b der Bewegungseinheit 20 und liegen über einen geringen Spalt der Innenfläche 41c des Jochs 41 gegenüber, die vertikal zu der stationären Grundplatte 10 zu der Innen-Jochendfläche 22a gerichtet ist, und der Innenfläche 41d an dem Ende 23a des anderen Jochs, so daß sie jeweils entgegengesetzt gegenüberliegende Flächen der Bewegungseinheiten 20, 40 bilden.
Andererseits sind an den vorstehenden Jochen 22, 23 der Bewegungseinheit 20 ein Paar Elektromagnetspulen 30, 32 aufgeschoben, die auf aus Kunstharz mit quadratischer Mittenöffnung geformte Spulenkörper 31, 32 gewickelt sind. Wenn die Elektromagnetspulen 30, 32 als Quellen magnetomotorischer Kraft benutzt werden, z.B. wenn angenommen wird, daß die Elektromagnetspule 30 eine Quelle von magnetomotorischer Kraft ist, wird ein Magnetflußweg so geformt, daß ein konstanter Magnetfluß zu dem Joch 41, den Kontaktflächen 41a, 41b, der stationären Grundplatte 10, den Kontaktflächen 21a, 21b und dem Joch 21 durch einen Spalt zwischen der Jochendfläche 21a und der Jochfläche 41c fließt. Durch diesen Magnetfluß wird eine Elektromagnetkraft zwischen den jeweils gegenüberliegenden Flächen 22a, 41c der Bewegungseinheiten 20, 40 und zwischen den gegenüberliegenden Flächen 23a, 41d erzeugt, so daß die Bewegungseinheiten 20, 40 in Anziehungsrichtung relativ zueinander verschoben werden.
Bei der vorliegenden Ausführung bildet jedes den Magnetflußweg bildende Joch und die Elektromagnetspulen 30, 32 ein magnetisches Antriebsmittel.
Die stationäre Grundplatte 10 ist an einem Gehäuse einer Vorrichtung befestigt, die den Linearantrieb nach der vorliegenden Ausführung als Antriebsgerät benutzt. Um die Bewegungseinheiten 20, 40 in Vorschubrichtung an der ebenen Grundplatte zu führen, besitzt sie Führungsteile 15,16 die integral mit der Grundplatte 10 in paralleler Beziehung zueinander ausgebildet sind. Das Führungsteil 15 besitzt eine Führungsfläche 15a, die senkrecht zur Oberfläche der stationären Grundplatte 10 liegt, und eine Steuerfläche 15b, die dazu parallel ist. Die Führungsfläche 15a führt die untere Seitenfläche 44a des Jochs 41 der Bewegungseinheit 40. Die Führungsfläche 15b ist gegenüber der oberen Fläche 44b des unteren Teils des Joches 41 angeordnet. Dadurch wird die Steuerung so hergestellt, daß die Bewegungseinheit 40 sich nicht von der stationären Grundplatte 10 löst. In gleicher Weise führt das Führungsteil 16 auch die untere Seitenfläche der Bewegungseinheit 40.
An der oberen Fläche des zentralen Teils des Jochs 41 der Bewegungseinheit 40 kann ein aus einem nichtmagnetischen Teil ausgebildetes Gehäuse 18 so befestigt werden, daß es jede der Bewegungseinheiten 20, 40 umgibt, und ein (nicht dargestelltes) angetriebenes Teil kann an einem Teil des Gehauseg 18 befestigt sein. Als ein Führungsteil außer dem Aufbau der Führungsteile 15, 16 kann eine Anordnung hergestellt werden in der Weise, daß wie in Fig. 12 gezeigt, eine Nut 105 direkt in der Vorschubrichtung an der stationären Grundplatte 110 vorgesehen wird und Führungsstifte 108 an den Endflächen 41a, 41b der Bewegungseinheit 40 so vorgesehen werden, daß sie in die Nut 105 passen, um so frei gleitbar längs der Nut geführt zu werden.
Alternativ kann statt der stationären Grundplatte 10 eine stationäre Grundplatte durch eine geformte Harzplatte gebildet sein, an der plattenförmige Magnetmaterialien vorgesehen sind, die jeweils eine der Breite der jeweiligen Joch-Kontaktflächen 41a, 41b der Bewegungseinheit entsprechende Breite besitzen, um einen einfachen Laufweg zu bilden. Durch gemeinsame Benutzung der Grundplatte des Vorrichtungsgehäuses als stationäre Grundplatte kann die gesamte Vorrichtung weiter vereinfacht werden.
Weiter kann durch Ausbilden der Führungsteile 15, 16 nicht in geraden, sondern in gekrümmten Linien die Bewegungseinheit in einer willkürlichen Richtung an der stationären Grundplatte 10 frei angetrieben werden.
Bei dem wie vorstehend aufgebauten Linear-Schrittantrieb wird die Bewegung mit Bezug auf Fig. 2a, 2b, Fig. 3a und Fig. 3b beschrieben.
In Fig. 2a und Fig. 3a sind, wenn kein Strom in den Elektromagnetspulen 30, 32 fließt, Magnetflüsse 29, 49 längs der gestrichelt eingezeichneten Bahnen an dem vorher erwähnten Magnetflußweg infolge der Permanentmagneten 25, 42, vorhanden, und durch diese Magnetflüsse 29, 49 werden magnetische Anziehungskräfte an den jeweiligen Kontaktflächen 21a, 21b des Jochs 21 und den Kontaktflächen 41a, 41b des Jochs 41 erzeugt, wodurch die Joche 21, 41 in den Zustand der konstanten magnetischen Selbsthaltung an der stationären Grundplatte 10 kommen.
In gleicher Weise werden Magnetkräfte durch einen bestimmten Spalt an der Endfläche 24a des Joches 24 und den Jochendflächen 43a, 43b des Joches 43 erzeugt. Durch Festsetzen der Flachengrößen der Jochendfläche 24a zu den Kontaktflächen 21a, 21b in solcher Weise, daß die Flächengröße von Einseiten-Endflächen 43a, 43b größer als die Kontaktflächen 41a, 41b sind, kann die Auswirkung der Magnetkraft an dem Spalt minimalisiert werden.
Wenn man dann Strom durch die Elektromagnetspulen 30 so fließen läßt, daß ein Magnetfluß 54 in Richtung der in Fig. 2a und Fig. 3a gezeigten durchgezogenen Linien längs des erwähnten Magnetflußweges fließt, überdeckt der Magnetfluß 54 die durch die Permanentmagneten 25, 42 erzeugten Magnetflüsse 29, 49 an den Kontaktflächen 21a, 21b der Bewegungseinheit 20 und an den Kontaktflächen 41a, 41b der Bewegungseinheit 40. Damit erhöhen sich die Magnetflüsse an den Kontaktflächen 41a, 41b so, daß die Kontaktkraft der Bewegungseinheit 40 zur stationären Grundplatte 10 gegenüber dem Fall nicht fließenden Stromes erhöht wird. Im Gegensatz dazu nehmen die Magnetflüsse an den Kontaktflächen 21a, 21b ab, so daß die Kontaktkraft der Bewegungseinheit 20 zu der stationären Grundplatte 10 abnimmt. Weiter wird durch den Magnetfluß eine elektromagnetische Kraft zwischen der Jochendfläche 22a und der gegenüberliegenden Jochendfläche 41c erzeugt.
Dementsprechend wird durch Einstellen der Stärke des in der Elektromagnetspule 30 fließenden Stromes in einen Zustand, in welchem die Magnetflüsse in der Nähe der Kontaktflächen 21a, 21b im wesentlichen aufgehoben werden, d.h. in einen Zustand, in welchem das Magnetpotential nahe Null wird, die Bewegungseinheit 20 in der Richtung einer Verringerung des Spalts zwischen der Innenfläche 41c des Joches 41 und der Endfläche 22a des Joches 22 längs der Führungsteile 15, 16 verschoben, während das Joch 41 durch die stationäre Grundplatte 10 gehalten wird. Durch Unterbrechen des durch die Elektromagnetspule 30 fließenden Stromes geraten die Bewegungseinheiten 20, 40 wieder in den Selbsthaltezustand der stationären Grundplatte 10 in der in Fig. 2b und Fig. 3b gezeigten Lagebeziehung.
Wenn man als nächstes den Strom durch die Elektromagnetspule 32 so fließen läßt, daß der Magnetfluß 55 in Richtung der durchgezogenen Linie umgekehrt zur Vorigen Richtung fließt, wird die Bewegungseinheit 20 an der stationären Grundplatte 10 gehalten, und die Bewegungseinheit 40 kommt in den frei verschiebbaren Zustand. Infolge der in den einander gegenüberliegenden Flächen 23a, 41d der Joche 23 bzw. 41 gebildeten elektromagnetischen Kräfte wird die Bewegungseinheit 40 in Richtung abnehmender Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 23a, 41d dieser Joche verschoben. Durch Unterbrechen des durch die Elektromagnetspule 32 fließenden Stromes wird die Bewegungseinheit 40, die in der Vorschubrichtung an der stationären Grundplatte 10 durch den effektiven Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 23a, 41d versschoben wurde, wieder selbsthaltend in der anfänglichen Beziehung zueinander, wie sie in Fig. 2a und 3a gezeigt ist.
Die eben beschriebenen Bewegungen bilden einen Bewegungszyklus dieses Linearschrittantriebs. In gleicher Weise führen die Bewegungseinheiten 20, 40 kontinuierlich die Schrittbewegungen aus, wenn man den Strom abwechselnd durch die Elektromagnetspulen 30, 32 fließen läßt, und durch Steuern des Impulseingangssignals für den Stromfluß durch die Elektromagnetspulen 30, 32 kann eine wahlweise Hubgröße erzielt werden.
Zwischen den gegenüberliegenden Flächen 22a und 41c und den gegenüberliegenden Flächen 23a und 41d können zwischen den gegenüberliegenden Flächen in die Abstandsspalte dünne Abstandsplättchen 13 aus Harz eingeschoben werden, welche die Einstellung der Verschiebungsgröße bewirken, mit denen die Bewegungseinheiten 20, 40 sich gegeneinander verschieben. Weiter kann dadurch, daß ein gewisser Freiraum in dem Kontaktoder Berührungszustand der einander gegenüberliegenden Flächen vorgesehen wird, der Restmagnetismus des Joches beseitigt oder verringert werden durch Wechselstrom, der durch die Elektromagnetspulen geschickt wird, und bewirkt, daß der Aufstoßton der einander gegenüberliegenden Flächen beseitigt wird.
Mit Bezug auf die für den Linearantrieb erforderlichen charakteristischen Merkmale wird ein solcher Aufbau benötigt, der die Größe der Vorrichtung und den Leistungsverbrauch minimal gestaltet, während das Verhalten seine besten Werte zeigt. Bei dieser Ausführung kann die Geschwindigkeits/Last-Kennlinie, die einen der Maßstäbe dieses Verhaltens bildet, bestimmt werden durch die Schrittgröße in einem Ansteuerzyklus und die Anzahl der Eingangsimpulse pro Zeiteinheit, die festgesetzt wird, weil die Magnetkraft proportional zu dem Quadrat des Magnetflusses zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 22a und 41c und den gegenüberliegenden Flächen 23a und 41d und umgekehrt proportional zu der Größe der einander gegenüberliegenden Flächen und den jeweiligen Massen der Bewegungseinheiten 20 und 40 wird. Der Magnetfluß an den einander gegenüberliegenden Flächen, der einen der Parameter bildet, wird durch die magnetomotorische Kraft der Elektromagnetspulen 30, 32 und den magnetischen Widerstand des Spaltes in dem Magnetflußweg bestimmt, hauptsächlich an den einander gegenüberliegenden Flächen. Weiter ist es um einen wirksameren Antrieb zu erzielen, notwendig, den Magnetfluß auf etwa die gleiche Größe wie den durch die Permanentmagneten 25,42 gebildeten einzustellen und keine magnetische Sättigung beim Überdecken der Magnetflüsse an den Kontaktflächen 41a, 41b bzw. 21a, 21b während des Antreibens zu veranlassen, und zu berücksichtigen, daß, was die Haltekräfte an den Kontaktflächen betrifft, die Komponente in der Vorschubrichtung notwendigerweise größer als die Magnetkraft an den gegenüberliegenden Flächen sein sollte.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, wo eine Linearbewegung in der umgekehrten Richtung zu der genannten Vorschubrichtung durchgeführt wird. In Fig. 2a und Fig. 3a läßt man den Stromfluß durch die Elektromagnetspule 30 so fließen, daß der (nicht dargestellte) Magnetfluß entgegengesetzt zur Vorschubrichtung fließt, die Haltekraft an den Kontaktflächen 21a, 21b verstärkt und im Gegensatz dazu die Haltekraft an den Kontaktflächen 41a, 41b geschwächt wird. Gleichzeitig wird durch die zwischen den gegenüberliegenden Flächen 22a, 41c erzeugte Magnetkraft die Bewegungseinheit 20 stationär an der stationären Grundplatte 10 gehalten und die Bewegungseinheit 40 wird um einen vorgegebenen Hub in der Gegenrichtung verschoben. Wenn man als nächstes den Strom so fließen läßt, daß der (nicht dargestellte) Magnetfluß in der entgegengesetzten Richtung zu dem in Fig. 2b und Fig. 3b gezeigten fließt, wird die Bewegungseinheit 40 stationar an der Grundplatte 10 gehalten und die Bewegungseinheit 20 wird um den vorgegebenen Hub in der Gegenrichtung verschoben, so daß die Bewegung des einen Zyklus vollständig wird. In gleicher Weise werden, indem man abwechselnd den Strom durch die Elektromagnetspulen 30 und 32 fließen läßt, die Bewegungseinheiten 20, 40 kontinuierlich in der Gegenrichtung verschoben.
Fig. 13a ist ein Blockschaltbild der Antriebseinheit, durch die der Stromfluß durch die genannten Elektromagnetspulen 30, 32 erzeugt wird, und Fig. 13b zeigt die Beziehung zwischen dem Eingangsimpuls und der Bewegung der Einheit 40.
Wenn ein Eingangsimpuls und ein Richtungssignal in Vorschubrichtung einer Steuerung 150 eingegeben werden, die die Funktion eines normalen Multivibrators und eine Signalwechselfunktion besitzt, wird selektiv ein Stromimpuls mit einer Impulslänge T von den Ansteuerschaltungen 152, 153 an die Elektromagnetspulen 30, 32 ausgegeben, welche die Funktion der Beaufschlagung der Elektromagnetspulen 30, 32 mit Stromfluß in beiden Richtungen entsprechend ausüben. Gemäß diesem Ausgangssignal führen die Bewegungseinheiten 20 bzw. 40 schrittweise Bewegungen proportional zu den Eingangsimpulsen mit dem Abstand s aus, während sich die Halteposition abwechselnd, begleitet von einer Verzögerungszeit durch die Trägheit der Reaktion auf den Stromimpuls, ändert. Durch das Wechseln des Richtungssignals wird in gleicher Weise die Schrittbewegung mit dem Abstand s in der Gegenrichtung ausgeführt.
Wie vorstehend beschrieben, wird durch diese Ausführung ein Linearantrieb geschaffen, bei dem, indem man abwechselnd den Strom durch ein Paar von die Magnetantriebsmittel bildenden Elektromagnetspulen fließen läßt und die Richtung und Größe des fließenden Stroms ändert, die Haltekraft jeder Bewegungseinheit selektiv so gesteuert wird, daß Schrittbewegungen in beiden Richtungen ausgeführt werden. Dementsprechend ist ein Aufbau entstanden, bei dem das gesamte für die Schrittbewegung notwendige Antriebssystem in dem Betätigungsgerät aufgenommen ist, ohne daß eine spezielle Schiene für den Laufweg notwendig wird, und es ist möglich, einen einfachen Aufbau mit einer insgesamt geringen Anzahl von Teilen zu realisieren. Darüberhinaus ist keine hohe Präzision für den gesamten Laufweg erforderlich, und die Aufhängung ist vereinfacht, und der Antrieb besitzt eine hohe Produktivität.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der lineare Schrittantrieb nach dieser Ausführung umfaßt in gleicher Weise eine stationäre Grundplatte 10 und ein Paar Bewegungseinheiten 20, 40, die mit der Grundplatte in Berührung und relativ frei mit einem vorgegebenen Hub in Vorschubrichtung zueinander verschiebbar sind. Die Bewegungseinheit 20 besitzt Joche 21, 24, die mit der stationären Grundplatte 10 in einer Lagebeziehung in Kontakt sind, in der sie sich im rechten Winkel quer zu dieser erstrecken und Kontaktflächen 21a, 24a und einen Permanentmagneten 25 besitzen, dessen beide Endflächen mit den verschiedenen Magnetpolen zwischen den in Kontakt mit der stationären Grundplatte 10stehenden Jochen 21, 24 geklemmt sind, um ein Magnetkoppelmittel zu bilden. Ein Magnetflußweg wird zwischen der stationären Grundplatte 10 und dem jeweiligen Joch 21 bzw. 24 gebildet, und die Bewegungseinheit ist magnetisch mit der stationären Grundplatte 10 gekoppelt.
Andererseits besitzt die Bewegungseinheit 40 Joche 41, 43 mit der Form eines einseitig offenen Quadrats mit Kontaktflächen 41a, 41b, die mit der stationären Grundplatte 10 in Berührung sind und einen Permanentmagneten 42 mit den verschiedenen Magnetpolen zwischen den Jochen 41, 43, dessen beide Endflächen so geklemmt werden, daß ein Magnetkoppelmittel gebildet wird. In gleicher Weise wird ein Magnetflußweg zwischen der stationären Grundplatte 10 und den jeweiligen Jochen 41 bzw. 43 gebildet und diese werden magnetisch mit der Grundplatte 10 gekoppelt. Was die Magnetisierungsrichtung der Permanentmagneten 25, 42 betrifft, so wird eine Magnetisierung in der gleichen Richtung hergestellt, damit die Magnetflußströme durch die Magnetflußwege in den Bewegungseinheiten 20, 40 die gleiche Richtung haben.
Zwischen den Bewegungseinheiten 20 und 40 sind an den jeweiligen Jochen 21, 24 ein Paar Joche 22, 23 vorgesehen, jeweils mit einem quadratischen Querschnitt, die parallel zu der stationären Grundplatte 10 in beiden Richtungen jeweils in Vorschubrichtung liegen und ein weiteres Jochpaar 26, 27. Ein Paar vertikal zu der stationären Grundplatte 10 des Jochs 41 positionierte Innenflächen 41c, 41d des Joches 41 liegt gegenüber den Jochendflächen 22a, 23a der Bewegungseinheit 20, und die Innenflächen 43c, 43d des Joches 43 über einen geringen Spalt gegenüber den Jochendflächen 26a, 27a, welche die jeweiligen einander gegenüberliegenden Flächen bilden. Andererseits sind an dem einen Paar Jochen 22, 23 und dem anderen Paar Jochen 26, 27 ein Paar Elektromagnetspulen 30, 32 passend aufgeschoben, die um Spulenkörper 31, 33 bzw. 35, 37 gewickelt sind, und ein weiteres Paar Elektromagnetspulen 34, 36. Wenn die Elektromagnetspulen 30, 32 jeweils als Quellen elektromagnetischer Kräfte eingesetzt werden, wobei z.B. die Elektromagnetspule 30 als eine Quelle von magnetomotorischer Kraft angenommen wird, wird ein Magnetflußweg so gebildet, daß ein konstanter Magnetfluß zu dem Joch 41, den Kontaktflächen 41a, 41b, der stationären Grundplatte 10, der Kontaktfläche 21a, und dem Joch 21 durch die Jochendfläche 22a fließt. Durch den Magnetfluß wird ein elektromagnetische Kraft zwischen den jeweiligen einander gegenüberliegenden Flächen 22a, 41c und den einander gegenüberliegenden Flächen 23a, 41d erzeugt, und die Bewegungseinheiten 20, 40 werden jeweils in Richtung der gegenseitigen Anziehung verschoben. Ein gleichartiger Magnetflußweg wird auch durch Elektromagnetspulen 34, 36 gebildet.
Das Führungsteil an der stationären Grundplatte 10 ist das gleiche wie bei der ersten Ausführung.
Der Bewegungsvorgang des wie vorstehend beschrieben ausgebildeten linearen Schrittantriebs ist grundsätzlich der gleiche wie bei der ersten Ausführung. Im Falle des Antriebs in Vorschubrichtung läßt man, damit die Bewegungseinheit 40 durch die stationäre Grundplatte 10 gehalten und die andere Bewegungseinheit 20 um einen vorgegebenen Hub verschoben wird, zuerst gleichzeitig Strom in den jeweiligen unterschiedlichen Richtungen durch ein Elektromagnetspulen-Paar 30, 34 fließen, die parallel angeordnet sind, so daß sich ein N-Pol an der Jochendfläche 22a und ein S-Pol an der Jochendfläche 26a bildet. Dann läßt man Strom in gleicher Weise durch das andere Paar Elektromagnetspulen 32, 36 so fließen, daß der S-Pol an der Jochendfläche 23a und der N-Pol an der Jochendfläche 27a gebildet wird, wodurch umgekehrt die Bewegungseinheit 20 stationär gehalten und die Bewegungseinheit 40 um einen vorgegebenen Hub verschoben wird, um die Bewegungen eines Zyklus zu vervollständigen. Indem man Strom abwechselnd durch die beiden Einheiten eines Paares von Elektromagnetspulen fließen läßt, können die Bewegungseinheiten 20, 40 kontinuierliche Schrittbewegungen an der stationären Grundplatte 10 durchführen.
Da diese Ausführung einen solchen Aufbau besitzt, daß es leicht wird, mit den Magnetflüssen der beiden Elektromagnetspulen 30, 34 bzw. 32, 36 die Magnetflüsse des magnetischen Kopplungsmittels der stationären Grundplatte 10 und der Bewegungseinheiten 20, 40 zu überdecken, ist es möglich, wahlweise und sicher die Kontaktkräfte der Bewegungseinheiten 20, 40 an der stationären Grundplatte 10 zu steuern.
Durch das Kombinationsverfahren mit den Elektromagnetspulen 30, 32 bzw. 34, 36 kann auch nach dieser Ausführung außer der Linearbewegung eine Drehbewegung um die Permanentmagneten 25, 40 ausgeführt werden, wie in Fig. 5a und Fig. 5b gezeigt. Wie Fig. 5a zeigt, sind die Elektromagnetspulen 30, 36 symmetrisch so angeordnet, daß sie sich in der Mitte des Permanentmagneten 25 der Bewegungseinheit 20 kreuzen, und man läßt so Strom durch Sie fließen, daß die Magnetflüsse 56, 57 in Richtung der durchgezogenen Linie in der Zeichnung geführt werden, so daß die Kontaktkraft an den Kontaktflächen 21, 24 vermindert und die Kontaktkraft an den Kontaktflächen 41a, 41b erhöht wird, wodurch die Bewegungseinheit 40 an der Grundplatte 10 stationär gehalten und die Bewegungseinheit 20 in Drehrichtung verschoben wird durch das im Uhrzeigersinn wirkende Drehmoment der Elektromagnetkraft, die zwischen den gegenüberliegenden Flächen 41c, 22a und den gegenüberliegenden Flächen 43d, 27a wirkt, so daß sich die Lagebeziehung der Fig. 5a ergibt. Wenn man als nächstes den Strom durch das Paar Elektromagnetspulen 32, 34 so fließen läßt, daß die Magnetflüsse 58, 59 in Richtung der durchgezogenen Linie in Pfeilmarkierung fließen, wird in gleicher Weise die Bewegungseinheit 20 an der stationären Grundplatte 10 gehalten, und die Bewegungseinheit 40 wird in Drehrichtung zu den jeweiligen entgegengesetzt liegenden Flächen um den Schrittwinkel verschoben, der durch den effektiven Spalt zwischen den gegenüberliegenden Flächen und dem Abstand von den Permanentmagneten 25, 42 bestimmt wird, durch das Drehmoment der Elektromagnetkräfte, die auf die einander gegenüberliegenden Flächen 41d, 23a und 26a, 43c einwirken, wodurch die Bewegungen eines Zyklus vervollständigt werden.
Dementsprechend wird bei dem Aufbau der vorliegenden Erfindung durch einen einfachen Aufbau mittels der Kombination der beiden elektromagnetischen Spulenpaare jeweils eine Bewegungseinheit 20 oder 40 verschoben, während die jeweils andere in einer wahlweisen Richtung an der stationären Grundplatte 10 von selbst gehalten wird.
Fig. 6 und Fig. 7 zeigen eine dritte Ausführung. Diese Ausführung umfaßt auch ein Paar Bewegungseinheiten 20, 40, die mit der stationären Grundplatte 10 in Kontakt und frei um einen vorgegebenen Hub in Vorschubrichtung relativ verschiebbar sind. Die Bewegungseinheiten 20, 40 sind mit der stationären Grundplatte 10 an den Kontaktflächen 21a, 41a in Kontakt und sind versehen mit den Jochen 21, 41, die parallel mit der Vorschubrichtung angeordnet sind, und den Jochen 24, 43, die einen gewissen Spalt mit der stationären Grundplatte 10 an den jeweiligen Endflächen in der Nähe der zentralen Teile der Joche 21, 41 bilden, sowie Permanentmagneten 25, 42, welche die magnetischen Kopplungsteile zur Ausbildung jeweiliger Magnetkopplungen mit der stationären Grundplatte 10 bilden.
Zwischen den Bewegungseinheiten 20 und 40 sind zwei Paar jeweilige Joche 22, 23 bzw. 46, 47 vorgesehen, die jeweils in der rechtwinklig zur Vorschubrichtung verlaufenden Richtung vorstehen und mit einem gewissen Spalt an beiden Seiten den jeweiligen mit den Jochen 21, 41 gekoppelten Kontaktflächen 21a, 41a gegenüberliegen. An den gegenüberliegenden Flächen 22a, 46a und 23a, 47a sind eine Vielzahl von zahnartigen Magnetpolzähnen 28, 48 mit konstanter Schrittbreite ausgebildet. Jede Fläche des Paares der gegenüberliegenden Flächen 22a, 46a oder des anderen Paares gegenüberliegender Flächen 23a, 47a sind mit einem Versatz von ¼ der Schrittbreite der Magnetpolzähne 28, 48 versehen und die anderen gegenüberliegenden Flächen mit dem gleichen Versatz. An dem Jochpaar 22, 46 und dem anderen Jochpaar 23, 47 sind die auf Spulenkörper 31, 32 gewickelten Elektromagnetspulen 30, 32 als jeweilige Magnetantriebsmittel aufgeschoben. Magnetflußwege sind so ausgebildet, daß mit den Elektromagnetspulen 30, 32 als Quellen der jeweiligen magnetomotorischen Kräfte ein konstanter Magnetfluß durch den Spalt zwischen den gegenüberliegenden Flächen 22a, 46a der jeweiligen Joche 21, 41 und der stationären Grundplatte 10 oder durch den Spalt zwischen den gegenüberliegenden Flächen 23a, 47a der jeweiligen Joche 41, 42 und der stationären Grundplatte 10 ein konstanter Magnetfluß zum Fließen gebracht wird.
Zwischen den Bewegungseinheiten 20, 40 sind an beiden Seitenflächen der Joche 21, 41 dünne metallplattenartige Spalt- Halteteile 19 aufgeschoben, so daß ein konstanter Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 22a, 46a sowie 23a, 47a gebildet wird. Die Bewegungseinheiten 20, 40 werden längs der an der stationäre Grundplatte 10 vorgesehenen Führungsteile 15, 16 an den unteren Seitenflächen der anderen Joche 24, 23 geführt und in der Linearrichtung verschoben.
Die Bewegung des wie vorstehend beschriebenen aufgebauten linearen Schrittantriebes ist grundsätzlich gleichartig der der ersten Ausführung. In dem Falle, daß kein Strom fließt, hält sich der Antrieb mittels der Magnetkopplungsteile selbst an der stationären Grundplatte 10. Wenn man durch die Elektromagnetspule 30 Strom fließen läßt, so daß der Magnetfluß 50 in Richtung der durchgezogenen Linie in Fig. 7 fließt, überdeckt der Magnetfluß 50 die durch die Permanentmagneten 25 bzw. 42 an den Kontaktflächen 21a, 41a gebildeten Magnetflüsse 29, 49, wodurch die Bewegungseinheit 20 fester an stationären Grundplatte 10 gehalten wird, während im Gegensatz dazu die Bewegungseinheit 40 frei verschiebbar wird. Durch die zwischen den gegenüberliegenden Flächen 22a und 46a gebildete Elektromagnetkraft wird die Bewegungseinheit 40 dazu relativ aus dem Zustand, in dem die Schrittweiten der Magnetpolzähne um ¼ Schrittweite versetzt sind, zu den gegenseitig gegenüberliegenden Positionen verschoben.
Als nächstes wird dadurch, daß man Strom durch die Elektromagnetspule 32 so fließen läßt, daß der Magnetfluß in der Richtung der gestrichelten Linie in Fig. 7 fließt, umgekehrt die Bewegungseinheit 40 fester an der stationären Grundplatte 10 gehalten und die Bewegungseinheit 20 relativ verschiebbar aus dem Zustand, bei dem die Schrittweiten der Magnetpolzähne 28, 48 um ¼ Schrittweite gegeneinander verschoben sind, in Vorschubrichtung zu der den Magnetpolzähnen 28, 48 gegenüberliegenden Position, um so die Bewegung eines Zyklus zu vollenden. In gleicher Weise wird dadurch, daß man abwechselnd Strom durch die Elektromagnetspulen 30 und 32 fließen läßt, eine Bewegung der Bewegungseinheiten 20, 40 als kontinuierliche Schrittbewegung zugelassen.
Wie vorstehend beschrieben, kann nach dieser Ausführung eine kontinuierliche Linearbewegung realisiert werden durch einen geringen Relativversatz zwischen den Magnetpolzähnen jedes Joches, während die gegenüberliegenden Flächen auf einem bestimmten Spalt gehalten werden. Dementsprechend sind keine hochpräzisen Teile für den gesamten Laufweg nötig. Indem man nur die einander gegenüberliegenden Spalte in dem Antrieb und die Schrittgenauigkeit der Magnetpolzähne des Joches steuert, kann der vorgegebene Hub mit hoher Genauigkeit erhalten werden. Es tritt auch kein Aufschlagton zwischen den Jochen auf. Eine hohe Zuverlässigkeit wird während einer langen Lebensdauer gewährleistet.
Das Spalthalteteil 19 dient dazu, einen gewissen Spalt gegen die zwischen den gegenüberliegenden Flächen 22a, 46a und 23a, 47a gebildete Elektromagnetkraft aufrecht zu erhalten. Außer in der vorher beschriebenen Weise können die Führungsteile 15, 16 an der stationären Grundplatte 10 auch als Abschnitte des Spalthalteteils 19 ausgebildet sein, um so die gleichen Funktionen zu schaffen, wie sie vorstehend beschrieben worden sind.
Fig. 8 zeigt eine vierte Ausführung. Diese Ausführung umfaßt in gleicher Weise ein Paar Bewegungseinheiten 20, 40, die mit der stationären Grundplatte 10 in Kontakt und in Vorschubrichtung um einen vorgegebenen Hub frei relativ verschiebbar sind. Von den Bewegungen der Bewegungseinheiten während eines Zyklus wird die Rückkehr zu den Relativ-Positionen der Anfangslagebeziehung durch ein Federteil bewirkt, statt daß, wie vorher, eine Elektromagnetspule gebraucht wird.
Die Bewegungseinheiten 20 und 40 besitzen die Joche 21 und 41 mit Anordnungen von Permanentmagneten 25, 42 an den Seiten und jeweils versehen mit den Kontaktflächen 21a bzw. 41a an der stationären Grundplatte 10, wie vorstehend beschrieben. Sie sind magnetisch mit der stationären Grundplatte 10 gekoppelt.
Zwischen den Bewegungseinheiten 20, 40 befindet sich ein Joch 22 gegenüberliegend der Innenfläche 41c des Jochs 41 und so vorstehend, daß sich zur Kopplung mit dem Joch 21 gegenseitig gegenüberliegende Flächen 22a, 41c bilden. Auf das Joch 22 ist eine auf einen Spulenkörper 31 gewickelte Elektromagnetspule 30 aufgeschoben. Ein Magnetflußweg ist so gebildet, daß ein konstanter Magnetfluß durch das Joch 22, das Joch 41, die stationäre Grundplatte 10 und das Joch 21 besteht. Durch den Magnetfluß werden die Joche einer Relativverschiebung unterworfen.
Zwischen den Spulenkörpern 31 der Bewegungseinheiten 20, 40 und den mit der Elektromagnetspule 30 koaxialen gegenüberliegenden Flächen 41c ist eine Druckwendelfeder 12 vorgesehen, die ihre Kraft in Richtung zum Trennen der einander gegenüberliegenden Flächen 22a, 41c ausübt. Durch die Ausübung der Kraft der Druckfeder 12 wird das Joch 41 an ein einstückig mit der Außenseite des Joches 21 aus Kunstharz hergestelltes Steuer- oder Kontrollteil 14 angelegt, das in Längsrichtung des Joches 41 die Verschiebung der Bewegungseinheit 41 in Vorschubrichtung steuert.
Bei dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten Schrittantrieb wird, wenn man Strom durch die Elektromagnetspule 30 fließen läßt, die Bewegungseinheit 40 durch die stationäre Grundplatte 10 gehalten, und die Bewegungseinheit 20 wird dann mit einem vorgegebenen Hub frei relativ verschiebbar. Durch die zwischen den gegenüberliegenden Flächen 22a, 41c erzeugte Elektromagnetkraft wird die Bewegungseinheit 20 schrittweise nur um eine effektive Spaltgröße gegen die Druckwendelfeder 12 verschoben. Als nächstes werden durch Abschalten des durch die Elektromagnetspule 30 fließenden Stromes mit der durch das Magnetkopplungsteil an den Kontaktflächen 21a, 41a erzeugten Haltekraft und mit der Druckkraft der Wendelfeder 12, die durch das Verschieben der Bewegungseinheit 20 während des Stromflusses angesammelt wurde, die Bewegungseinheiten 20 und 40 in einer Richtung zur Trennung voneinander so verschoben, daß das Joch 41 wieder an das Steuerteil 14 anlegt. Die Bewegungseinheiten 20, 40 werden während des Rückführens durch die Wendelfeder 12 gegen die gegenseitige Verschiebung durch die Elektromagnetspule 30 relativ verschoben.
Die zurückgeführte Verschiebungsgröße verändert sich in Abhängigkeit von der Nachlaufzeit der Elektromagnetspule 30, der jeweiligen Maße der Bewegungseinheiten und der Haltekraft, die durch die Magnetkraft an jeder der Kontaktflächen 21a, 41a gebildet wird.
Durch den vorstehenden Aufbau ermöglicht es die vorliegende Ausführung, bidirektionale Linearbewegungen durch einen sehr einfachen Aufbau durchzuführen, der hier nur eine Elektromagnetspule 30 und ein Federteil 12 umfaßt.
Fig. 9 zeigt eine fünfte Ausführung. Bei dieser Ausführung wird das stationäre Teil durch ein Axialteil 111 gebildet, das eine Zentralachse in der Vorschubrichtung besitzt und aus Magnetmaterial hergestellt ist, und sie umfaßt zwei Bewegungseinheiten 120, 140, die mit dem Axialteil 111 in Kontakt und um einen vorgegebenen Hub gegeneinander frei in Vorschubrichtung verschiebbar sind. Die Bewegungseinheit 120 besitzt ein Scheibenjoch 121, das an dem Axialteil 111 koaxial angeordnet, an der Zentralöffnung in Kontakt mit dem Axialteil 111 gehalten ist und eine Kontaktfläche 121a besitzt; ein Joch 124 mit einer Zentralöffnungs-Endfläche 124a, die koaxial mittels eines gewissen Spalts an dem Axialteil 111 in gleicher Weise benachbart zum Joch 121 angeordnet ist, und einen ringförmigen Permanentmagneten 125, der in gleicher Weise koaxial zu dem Axialglied 121 angeordnet ist, wobei seine beiden Endflächen mit den verschiedenen Magnetpolen durch die Joche 121, 124 eingeklemmt werden. Ein Magnetflußweg ist so gebildet, daß bei Ausnutzung des Permanentmagneten 125 als Quelle einer magnetomotorischen Kraft ein gewisser Magnetfluß durch das Joch 121, die Kontaktfläche 121a, das Axialteil 111, den Spalt zwischen dem Axialteil 111 und der Jochendfläche 124a und dem Joch 124 fließt.
Andererseits besitzt die Bewegungseinheit 140 ein Joch 141, das koaxial mit dem Axialteil 111 mit Abstand vom Joch 121 angeordnet ist und besitzt gleichartigen Aufbau wie die Bewegungseinheit 120: eine Jochkontaktfläche 141a, ein Joch 143 und einen Permanentmagneten 142. Wird der Permanentmagnet 142 als Quelle magnetomotorischer Kraft benutzt, so wird ein Magnetflußweg zwischen dem Axialteil 111 und der Bewegungseinheit 140 ausgebildet. Die Permanentmagneten 125, 142 sind in der gleichen Richtung magnetisiert, so daß die Magnetisierungs-Richtungen der Magnetflüsse an den Kontaktflächen 121a, 141a konstant werden. Jede Bewegungseinheit 120, 140 ist mittels des Magnetkoppplungsteils mit dem Axialteil 111 magnetisch gekoppelt.
Zwischen den Bewegungseinheiten 120, 140 und mit dem Joch 121 der Bewegungseinheit 120 gekoppelt ist ein zylindrisches Joch 122, das koaxial zum Axialteil 111 angeordnet ist, und seine Endfläche 122a liegt mit einem geringen Spalt gegenüber der inneren Seitenfläche 141b des Jochs 141, um so zwei gegenüberliegende Flächen für die Bewegungseinheiten 120, 140 zu bilden. An der Innenseite des Joches 122 ist eine Elektromagnetspule 130 eingeschoben, die eine zentrale Öffnung besitzt und mit einem geringen Spalt zum axialen Teil 111 angeordnet und auf einen Spulenkörper 131 gewickelt ist. Wird diese Elektromagnetspule 130 als Quelle magnetomotorischen Kraft benutzt, so wird ein Magnetflußweg zwischen dem Joch 141, dem Axialteil 111, der Kontaktfläche 121a und dem Joch 121 über einen Spalt zwischen dem Joch 122a und der Seitenfläche 141b gebildet. Durch den Magnetfluß wird eine elektromagnetische Kraft zwischen den gegenüberliegenden Flächen 122a, 141b erzeugt, um so eine relative Verschiebung der Bewegungseinheiten 120 und 140 in der gegenseitigen Anziehungsrichtung an dem Axialteil 111 auftreten zu lassen. Weiter ist zwischen dem Spulenkörper 131 und der Seitenfläche des Joches 141b eine Druckfeder 112 koaxial zum Axialteil 111 vorgesehen, die eine Kraft auf die Joche 121 und 141 ausübt, die sie gegenseitig auseinanderdrückt. Am äußeren Umfangsteil der Bewegungseinheiten 120, 140 ist ein schüsselförmiges Gehäuse 113 vorgesehen, um die Verschiebung der Bewegungseinheit 120 an dem Axialteil 111 zu steuern, und ein Scheibenteil 114, das mit dem Gehäuse 113 in Eingriff steht, um die Verschiebung des Joches 124 der Bewegungseinheit 120 in der Axialrichtung zu steuern.
Bei dieser Ausführung werden die Kontaktflächen 121a, 141a der Joche 121 bzw. 141 auch als Führungsteile benutzt.
Bei dem wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Schrittantrieb wird, wenn man Strom durch die Elektromagnetspule 130 fließen läßt, die Bewegungseinheit 140 an dem Axialteil 111 gehalten und die Bewegungseinheit 120 kommt in einen Zustand freier Verschiebbarkeit mit dem vorgegebenen Hub, und durch die zwischen den gegenüberliegenden Flächen 122a und 141b erzeugte Elektromagnetkraft wird die Bewegungseinheit 120 schrittweise nur um eine wirksame Spaltbreite gegen die Druckwendelfeder 112 verschoben. Dann werden durch Abschalten des durch die Elektromagnetspule 130 fließenden Stromes durch die Haltekraft über das Magnetkoppplungsteil an den Kontaktflächen 121a, 141a und die während der Verschiebung der Bewegungseinheit 120 beim Stromfluß aufgespeicherte Druckkraft der Wendelfeder 112 die Bewegungseinheiten 120 und 140 in der Richtung voneinander weg verschoben in die Stellung, in der das Joch 124 mit dem Scheibenteil 114 in Kontakt ist, wodurch die Bewegungseinheiten 120, 140 gegeneinander relativ verschoben werden.
Durch den vorstehend besprochenen Aufbau entsprechend der vorliegenden Ausführung und die gemeinsame Benutzung des Axialgliedes als Führungsglied und als stationäres Teil ist es möglich, bidirektionale Linearbewegungen mit einer Elektromagnetspule 130 und einem Federteil 112 auszuführen, so daß ein Linearantrieb mit sehr einfachem Aufbau realisiert werden kann.
Fig. 10 und Fig. 11 zeigen eine sechste Ausführung, die grundsätzlich den gleichen Aufbau wie die erste Ausführung besitzt. Jede einzelne Bewegungseinheit 20, 40 des Paares frei gleitbar an der stationären Grundplatte 10 in der ersten Ausführung abgestützter Bewegungseinheiten ist an dem Vorrichtungsgehäuse befestigt, in welches ein Linearantrieb eingepaßt ist, und die andere Bewegungseinheit und die genannten stationäre Grundplatte 10 werden mit dem vorgeschriebenen Hub relativ verschiebbar gemacht.
In Fig. 10 ist an der Grundplatte 110 des Vorrichtungsgehäuses ein stationäres Teil 70 an der unteren Fläche des zentralen Teils des Jochs 71 befestigt, das von ähnlicher Struktur wie die Bewegungseinheit in Fig. 1 ist. Durch ein Paar Kontaktflächen 71a, 71b, die in Vorschubrichtung angeordnet sind, ist die ein Magnetmaterial umfassende bewegbare Grundplatte 60 frei relativ verschiebbar gehalten. Zwischen den Kontaktflächen 71a, 71b des stationären Teils 70 ist eine Bewegungseinheit 90 angebracht, die den gleichen Aufbau wie die Bewegungseinheit 20 der Fig. 1 besitzt, und ist mit einem Joch 91 versehen, das mit der bewegbaren Platte 60 an den Kontaktflächen 91a, 91b in Kontakt ist. Mit den jeweiligen Teilen des stationären Teils 70 und der Bewegungseinheit 90 sind die Permanentmagneten 72, 95, die als magnetische Kopplungsglieder dienen, magnetisch mit der bewegbaren Platte 60 an den Kontaktflächen 71a, 71b und an den Kontaktflächen 91a, 91b gekoppelt und sie werden magnetisiert gehalten, so daß das Strömen der Magnetflüsse zu jedem Zeitpunkt in der gleichen Richtung stattfindet.
Zwischen dem stationären Teil 70 und der Bewegungseinheit 90 sind die Joche 92, 93 angeordnet, die sich parallel zur Grundplatte 110 vom Joch 91 her jeweils in zwei Richtungen erstrekken, um so die gegenüberliegenden Flächen zu bilden. Auf diese Joche 92, 93 werden die auf Spulenkörper 81, 83 gewickelten Elektromagnetspulen 80, 82 aufgeschoben. Wenn die Elektromagnetspule 80 als Quelle einer magnetomotorischen Kraft benutzt wird, wird ein Magnetflußpfad so gebildet, daß ein konstanter Magnetfluß durch das Joch 92, die gegenüberliegende Fläche 92a und die Innenfläche 71c des Jochs, die Kontaktflächen 71a, 71b, die bewegbare Platte 60, Kontaktflächen 91a, 91b und das Joch 91 fließt, um zusammen mit den Elektromagnetspulen 80, 82 ein Magnetantriebsmittel zu bilden.
An den oberen beiden Enden der Kontaktflächen 71a, 71b des stationären Teils 70 sind integral damit die Führungsteile 74, 75 vorgesehen, um die beiden Seiten 60a, 60b der bewegbaren Platte 60 zu leiten, wodurch die bewegbare Platte 60 mit einem vorgegebenen Hub längs der Vorschubrichtung frei verschiebbar ist.
Bei der vorliegenden, wie vorstehend beschrieben aufgebauten Ausführung ist die Grundbewegung gleichartig zu der der ersten Ausführung. Während kein Strom fließt, hält sich die bewegbare Platte 60 mittels des Magnetkopplungsteils von selbst an dem stationären Teil 70, und die Bewegungseinheit 90 hält sich selbst an der bewegbaren Platte 60. Dadurch, daß man Strom so fließen läßt, daß der Magnetfluß 88 durch die Elektromagnetspule 80 in Richtung der durchgezogenen Linie gemäß Fig. 11 fließt, überdeckt der Magnetfluß 88 die Magnetflüsse 78, 98 des Magnetkopplungsteils, wodurch die Kontaktkraft an den Kontaktflächen 71a, 71b des stationären Teils 70 abnimmt und die Kontaktkraft an der Kontaktfläche 91a der Bewegungseinheit 90 anwächst. Durch die zwischen den gegenüberliegenden Flächen 71c und 91a erzeugte Elektromagnetkraft wird die bewegbare Platte 60, während sie durch die Bewegungseinheit 90 gehalten wird, zusammen mit der Bewegungseinheit 90 in Richtung der Verkleinerung des Spaltes zwischen den gegenüberliegenden Flächen 71c und 92a des stationären Teils 70 verschoben.
Dann wird durch Anhalten des durch die Elektromagnetspule 80 fließenden Stromes und Zulassen eines Stromflusses durch die Elektromagnetspule 82 im Gegensatz zu dem vorerwähnten Zustand die Kontaktkraft an den Kontaktflächen 71a, 71b des stationären Teils 70 erhöht und die Kontaktkraft an den Kontaktflächen 91a, 91b vermindert und durch die zwischen den gegenüberliegenden Flächen 71b und 93a erzeugte Elektromagnetkraft kehrt, während die bewegbare Einheit 60 durch das stationäre Teil 70 im Haltezustand ist, nur die Bewegungseinheit 90 zu der anfänglichen Relativlagebeziehung zurück, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist, um die Bewegungen eines Zyklus zu vervollständigen. In gleicher Weise wird, wenn man abwechselnd Strom durch die Elektromagnetspulen 80 bzw. 82 fließen läßt, die bewegbare Platte 60 dazu gebracht, kontinuierlich eine Schrittbewegung auszuführen. Weiter kann durch Ändern der Stromflußrichtung durch die Elektromagnetspulen 80, 82 die bewegbare Platte 60 in der entgegengesetzten Richtung angetrieben werden.
Die erwähnten Elektromagnetspulen 80, 82 haben gleichartige Funktionen wie vorher, auch wenn sie jetzt an der Seite des stationären Teils 70 angeordnet sind.
Wie vorstehend beschrieben, kann entsprechend dieser Ausführung eine Schrittbewegung ausgeführt werden, wenn die bewegbare Platte 60 eine aus einem Magnetmaterial hergestellte Grundplatte umfaßt oder integral aus Magnetmaterial gebildet ist, so daß es möglich ist, einen Linearantrieb mit einfachem Aufbau und einer kleinen Anzahl von Teilen zu verwirklichen. Es ist darüberhinaus leicht, die genannte bewegbare Platte auch als Teil des Vorrichtungsgehäuses zu benutzen, an dem der Linearantrieb angebracht ist, so daß die Vereinfachung der gesamten Vorrichtung erzielt werden kann.
Da weiter das Magnetantriebmittel an der Seite des stationären Teils 70 oder der Bewegungseinheit 90 angebracht ist, erfolgt keine Verschiebung der Verdrahtung, wodurch es möglich ist, die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zu verbessern, und infolge des kleinen Anteils von Präzision, der bei dem notwendigen Hub erforderlich ist, ist die vorliegende Ausführung mit Bezug auf den Zusammenbau überlegen gestaltet.
Bei den vorher beschriebenen Ausführungen wurden beispielsweise die stationare Platte 10 als stationares Teil und die bewegbare Platte 60 als bewegbares Teil beschrieben. Jedoch kann jedes ein Magnetmaterial umfassendes Teil mit einer linearen, d.h. beispielsweise axialen Form mit einer Zentralachse in Vorschubrichtung die gleichartige Funktion ausführen. Alternativ kann der Permanentmagnet des Magnetkopplungsteils auch durch eine Elektromagnetspule ersetzt werden, um die gleichartige Funktion auszuführen.
Ferner ist es nicht nowendig, die Formen der bei den vorliegenden Ausführungen gezeigten Teile, d.h. stationäres Teil, Bewegungseinheit und Führungsteile, auf die dargestellten Formen zu begrenzen.
Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer Anwendung der vorliegenden Erfindung zum Einsatz für ein Optikaufnehmer-Überquerungssystem bei einem Optikplattenantrieb zum Auslesen und Wiedergeben aufgezeichneter Information von einem Plattenaufzeichnungsmedium 101 mit einer spiralförmig oder konzentrisch aufgezeichneten Informationsspur mittels eines optischen Aufnehmers 102 unter Benutzung eines Halbleiter-Laserstrahls, wobei der lineare Schrittantrieb 100 in Kontakt mit der stationären Grundplatte 110 gehalten wird, die eine Grundplatte des Plattenantriebs ist, und die optische Aufnahme 102 wird an dem Antrieb 100 selbst gehalten.
Das Aufzeichnungsmedium 101 wird durch einen Spindelmotor 103 in Drehung versetzt. An der stationären Grundplatte 110 ist eine Nut 105 in Radialrichtung des Aufzeichnungsmediums vorgesehen. Ein Führungsstift 106, der vom unteren Teil des Linearantriebs 100 vorsteht, ist in einem freien Paßzustand in die Nut 105 eingeschoben.
Der Linearantrieb 100 wird durch die Nut 105 geführt und unter Ausgleich des Spurfehlers des optischen Aufnehmers 102 gegenüber dem Aufzeichnungsmedium 101 in Radialrichtung des Aufzeichnungsmediums 101 angetrieben.

Claims

1. Linearantrieb, welcher umfaßt erste und zweite Teile, von denen eines eine erste Bewegungseinheit (40; 60; 140) ist, die relativ zu dem anderen Teil, einem stationären Teil (10; 70; 111), bewegbar ist; und eine Antriebsanordnung einschließlich einer zweiten Bewegungseinheit (20; 120; 90), die relativ zu dem ersten Teil (40; 70; 140) hin- und herbewegbar und zum wahlweisen Koppeln der zweiten Bewegungseinheit mit dem ersten und dem zweiten Teil betätigbar ist, um so eines von den ersten und zweiten Teilen schrittweise mit Bezug auf das andere zu bewegen, dadurch gekennzeichnet,

daß das zweite Teil (10; 60; 111) aus einem Magnetmaterial gefertigt ist,

daß das erste Teil (40; 70; 140) und die zweite Bewegungseinheit (20; 120; 90) jeweils mit dem zweiten Teil in Kontakt sind und jeweilige gegenüberliegende Flächen besitzen, die normalerweise durch einen Spalt Abstand haben, so daß das eine Teil relativ zum anderen bewegbar ist;

und daß die Antriebsanordnung weiter umfaßt:

magnetische Kopplungsmittel (42, 25; 72, 95; 142, 125), die sowohl an dem ersten Teil wie an der zweiten Bewegungseinheit vorgesehen sind, um eine magnetische Kontaktkraft auf das zweite Teil zu erzeugen, und

magnetische Antriebsmittel (30, 32; 80, 82; 130), die mit dem ersten Teil und der zweiten Bewegungseinheit zusammenwirken zum Erzeugen einer Magnetkraft an den einander gegenüberliegenden Flächen und zum magnetischen Steuern der durch das magnetische Kopplungsmittel erzeugten magnetischen Kontaktkraft jeweils des ersten Teils und der zweiten Bewegungseinheit, um so eine Hin- und Herbewegung der zweiten Bewegungseinheit relativ zu dem ersten Teil zu erzeugen und dadurch eine Schrittbewegung des einen von dem ersten und dem zweiten Teil relativ zu dem jeweils anderen zu verursachen.

2. Linearantrieb nach Anspruch 1, bei dem das zweite Teil (10; 111) das stationäre Teil und das erste Teil die erste Bewegungseinheit (40; 140) ist.

3. Linearantrieb nach Anspruch 2, bei dem das magnetische Kopplungsmittel der jeweiligen ersten und zweiten Bewegungseinheit umfaßt: ein Jochteil (41, 21) mit einem Kontaktabschnitt, der mit dem stationären Teil in Kontakt ist; und

ein an dem Jochteil gehaltenes Magnetfluß-Erzeugungsmittel (42, 25) zum Erzeugen eines Magnetflusses, der durch den Kontaktabschnitt so hindurchtritt, daß die Richtung des durch den Kontaktabschnitt des Jochteils der ersten Bewegungseinheit hindurchtretenden Magnetflusses die gleiche wie die des durch den Kontaktabschnitt des Jochteils der zweiten Bewegungseinheit hindurchtretenden Magnetflusses ist.

4. Linearantrieb nach Anspruch 3, bei der das Magnetfluß-Erzeugungsmittel einen Permanentmagneten (42, 25) umfaßt.

5. Linearantrieb nach Anspruch 3, bei dem das Jochteil eine dem stationären Teil über einen Zwischenspalt gegenüberliegende Endfläche besitzt, so daß das Jochteil, das stationäre Teil und der Spalt zwischen der Endfläche des Jochteils und dem stationären Teil einen Magnetflußweg bilden, um den durch das Magnetfluß-Erzeugungsmittel erzeugten Magnetfluß da hindurchzuleiten.

6. Linearantrieb nach Anspruch 3, bei dem jede der ersten und zweiten Bewegungseinheiten ein an dem Jochteil des magnetischen Kopplungsmittels angeschlossenes Jochteil (22, 23, 43) besitzt, das an seinem einen Ende die gegenüberliegende Fläche bildet.

7. Linearantrieb nach Anspruch 6, bei dem das Magnetantriebsmittel eine an dem die gegenüberliegende Fläche mindestens einer der ersten oder zweiten Bewegungseinheiten bildenden Jochteil angebrachte Elektromagnetspule (30, 32) umfaßt zum Erzeugen eines Magnetflusses, der eine Magnetkraft zwischen dem Jochteil des magnetischen Kopplungsmittels der ersten und der zweiten Bewegungseinheit und dem stationären Teil an dem Kontaktabschnitt des Jochteils des magnetischen Kopplungsmittels und eine Magnetkraft zwischen den gegenüberliegenden Flächen der ersten und der zweiten Bewegungseinheit erzeugt.

8. Linearantrieb nach Anspruch 3, bei dem jede der ersten und zweiten Bewegungseinheiten ein Jochteil (22, 23, 43) besitzt, das mit dem Jochteil des magnetischen Kopplungsmittels verbunden ist und an jedem seiner entgegengesetzt liegenden Enden die gegenüberliegende Fläche bildet, und bei dem das Magnetantriebsmittel ein Paar Elektromagnetspulen (30, 32) umfaßt, die an dem die gegenüberliegende Fläche mindestens einer der ersten und zweiten Bewegungseinheiten bildenden Jochteil angebracht sind, wobei jede Spule des Paares Elektromagnetspulen einen Magnetfluß erzeugt, der eine Magnetkraft zwischen dem Jochteil des magnetischen Kopplungsmittels jeder ersten und zweiten Bewegungseinheit und dem stationären Teil an dem Kontaktabschnitt des Jochteils des magnetischen Kopplungsmittels und eine Magnetkraft zwischen entsprechenden gegenüberliegenden Flächen der ersten und der zweiten Bewegungseinheit erzeugt.

9. Linearantrieb nach Anspruch 3, bei dem jede erste und zweite Bewegungseinheit ein Jochteil (22, 23, 43) besitzt, das an dem Jochteil des magnetischen Kopplungsmittels angeschlossen ist und an seinem einen Ende die gegenüberliegende Fläche bildet, und

bei dem das magnetische Antriebsmittel umfaßt: eine Elektromagnetspule (30, 32), die an dem die gegenüberliegende Fläche mindestens einer der ersten und zweiten Bewegungseinheit bildenden Jochteil angebracht ist, zum Erzeugen einer magnetischen Anziehungskraft zwischen den gegenüberliegenden Flächen der ersten und der zweiten Bewegungseinheit; und

ein Drängemittel (12,112), um die erste und die zweite Bewegungseinheit in Richtungen zu drängen, in denen die einander gegenüberliegenden Flächen der ersten und der zweiten Bewegungseinheit voneinander weiter getrennt sind.

10. Linearantrieb nach Anspruch 9, bei der das Drängemittel eine Druckfeder (112) umfaßt, die an einem Ende an dem Jochglied angeschlossen ist, das die gegenüberliegende Fläche der ersten Bewegungseinheit bildet, und an dem anderen Ende an dem der zweiten Bewegungseinheit.

11. Linearantrieb nach Anspruch 9, bei der mindestens eine der ersten und zweiten Bewegungseinheiten ein Mittel zum Begrenzen der Relativverschiebung der ersten und der zweiten Bewegungseinheit auf einen vorbestimmten Bereich enthält.

12. Linearantrieb nach Anspruch 2, bei dem jede erste und zweite Bewegungseinheit sich relativ zu der anderen in einer Richtung verschiebt, in der die Länge des Spaltes zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der ersten Bewegungseinheit und der gegenüberliegenden Flächen der zweiten Bewegungseinheit geändert wird.

13. Linearantrieb nach Anspruch 12, bei dem ein aus nichtmagnetischem Material hergestelltes Abstandsstück an der gegenüberliegenden Fläche mindestens einer der ersten und zweiten Bewegungseinheiten vorgesehen ist.

14. Linearbetätigung nach Anspruch 2, bei der jede erste und zweite Bewegungseinheit sich relativ zu der anderen in einer Richtung verschiebt, die senkrecht zu der Gegenüberliegungsrichtung bei den gegenüberliegenden Flächen der ersten und der zweiten Bewegungseinheiten liegt, wobei die Länge des Spaltes zwischen den gegenüberliegenden Flächen konstant gehalten wird.

15. Linearantrieb nach Anspruch 12, bei dem die gegenüberliegende Fläche einer der ersten oder zweiten Bewegungseinheiten eine erste Vielzahl von zahnförmigen Flächen (22a, 46a) umfaßt, die mit einer konstanten Schrittlänge ausgerichtet sind und daß die gegenüberliegende Fläche der anderen Einheit von der ersten und zweiten Bewegungseinheit eine zweite Vielzahl von zahnförmigen Flächen umfaßt, die auf die gleiche wie die konstante Schrittlänge ausgerichtet und um eine halbe Schrittlänge gegenüber der ersten Vielzahl von zahnförmigen Flächen verschoben ist.

16. Linearantrieb nach Anspruch 2, bei dem das stationäre Teil eine aus Magnetmaterial gefertigte Platte umfaßt.

17. Linearbetätigung nach Anspruch 2, bei der das stationäre Teil ein Führungsteil zum Führen der ersten und der zweiten Bewegungseinheiten besitzt.

18. Linearbetätigung nach Anspruch 17, bei der das Führungsteil besitzt eine Fläche, um zu verhindern, daß die erste und die zweite Bewegungseinheit sich von dem stationären Teil lösen, und eine Fläche zum Führen der ersten und der zweiten Bewegungseinheit.

19. Linearantrieb nach Anspruch 2, bei der das stationäre Teil besitzt ein Führungsmittel, das eine in dem stationären Teil ausgebildete Nut umfaßt, und ein Paar Führungsstifte, die gleitend in die Nut eingepaßt und jeweils an der ersten bzw. der zweiten Bewegungseinheit befestigt sind.

20. Linearantrieb nach Anspruch 2, bei der das stationäre Teil ein Mittel zum Aufrechterhalten des Spaltes besitzt.

21. Linearantrieb nach Anspruch 2, bei der das stationäre Teil ein wellenartiges Teil umfaßt mit einer Zentralachse in Richtung der Relativverschiebung der ersten und der zweiten Bewegungseinheit.

22. Linearantrieb nach Anspruch 21, bei dem die erste und die zweite Bewegungseinheit koaxial zu der Zentralachse des wellenartigen Teils angebracht sind.

23. Linearantrieb nach Anspruch 2, bei dem das magnetische Kopplungsmittel jeder ersten und zweiten Bewegungseinheit umfaßt:

ein Paar erste und zweite Jochteile, die jeweils einen Kontaktabschnitt besitzen, der mit dem stationären Teil in Berührung ist; und

einen Permanentmagneten, der an seinen Endflächen mit voneinander verschiedenen Magnetpolen durch das erste bzw. zweite Jochteil abgestützt wird zum Erzeugen eines durch den Kontaktabschnitt des ersten und des zweiten Jochteils hindurchtretenden Magnetflusses, und

wobei das magnetische Antriebsmittel umfaßt:

ein Paar dritte und vierte Jochteile, die jeweils in der ersten bzw. zweiten Bewegungseinheit vorgesehen und jeweils mit dem ersten bzw. zweiten Jochteil in der entsprechenden Bewegungseinheit verbunden sind, wobei jedes der dritten und vierten Jochteile an einer seiner Endflächen die gegenüberliegende Fläche bildet; und

ein Paar Elektromagnetspulen, die jeweils an dem dritten bzw. vierten Jochteil mindestens einer der ersten und der zweiten Bewegungseinheiten angebracht sind zum Erzeugen der Magnetkräfte an dem magnetischen Antriebsmittel.

24. Linearantrieb nach Anspruch 1, bei dem das erste Teil (70) das stationäre Teil und das zweite Teil die erste Bewegungseinheit (60) ist.