NL1019926C2

NL1019926C2 - Lageropstelling voor lineaire slee.

Info

Publication number: NL1019926C2
Application number: NL1019926A
Authority: NL
Inventors: Erik Zaaijer; Lex Molenaar; Edward Holweg; Davy Verstraeten
Original assignee: Skf Ab
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-11
Also published as: AU2003206263A1; WO2003067109A1

Description

Lageropstelling voor lineaire slee

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een lageropstelling voor een lineaire slee die bijvoorbeeld gebruikt kan worden in een wafeltransportsysteem. Meer in 5 het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een lageropstelling voor een lineaire slee die in een eerste richting beweegbaar is ten opzichte van een basisplaat, omvattende een veelvoud van magnetische lagereenheden voor het ten opzichte van de basisplaat schuifbaar bevestigen van de lineaire slee, waarbij elke magnetische lagereenheid een permanente magneet en een elektromagneet omvat en samenwerkt 10 met ten minste één rail van magnetisch geleidend materiaal die zich in een eerste richting uitstrekt, en een lineaire motor voor het aandrijven van de lineaire slee in de eerste richting.

Een dergelijke lageropstelling is bekend uit het Amerikaanse octrooi US-A-5.360.740, dat een voertuigtransportopstelling openbaart die gebruikt kan worden als 15 een wafeltransportsysteem. Het systeem gebruikt magnetische lagers aangezien deze een stofvrij bedrijf mogelijk maken dat nodig is bij wafeltransportsystemen. Het systeem omvat vier magnetische eenheden voor het ophangen van de transporttafel en een lineaire motor voor het aandrijven van de transporttafel in een voorafbepaalde richting. De magnetische eenheden omvatten een permanente magneet en een elektromagneet in 20 serie waarbij de elektromagneet en permanente magneet zodanig zijn ontworpen dat in een normale bedrijfssituatie (waarbij de tafel zich op een voorafbepaalde afstand bevindt van de rail die de lineaire motor omvat), de stroom door de elektromagneetspoel in hoofdzaak nul is. Om het mogelijk te maken dat de stroom door alle vier elektromagneten in hoofdzaak nul is, is één van de magnetische eenheden uitgerust met een 25 piëzo-actuator om de afstand tussen deze magnetische eenheden in de rail bij te stellen.

Dit bekende systeem heeft een aantal nadelen, bijvoorbeeld dat nauwkeurige besturing in alle richtingen niet mogelijk is, of ten minste niet wordt besproken in het octrooi (slechts de afstand tussen de tafel en de rails en de verplaatsing door de lineaire motor kunnen bestuurd worden). Het beschreven systeem kan geen plaats bieden aan 30 ongelijke belastingen op de tafel. Tevens zijn de elektromagneten geplaatst op de bewegende tafel waardoor het nodig is een vermogenstoevoer naar de bewegende tafel te verschaffen, hetzij met gebruik van batterijen of met voedingskabels welke de juiste werking van het systeem kunnen hinderen.

jP **ς .. ... ,*. ^ (.·Λ ' ' * ' · -V Cf /' ‘ * 2

De onderhavige uitvinding tracht een lageropstelling te verschaffen voor het bewegen van een lineaire slee, bijvoorbeeld in een wafeltransportsysteem, met een hoge mate van besturing in alle richtingen. Het systeem dient ook in staat te zijn om te gaan met ongelijke belastingen op de lineaire slee.

5 Volgens de onderhavige uitvinding wordt een lageropstelling verschaft volgens de hierboven gedefinieerde aanhef waarbij de magnetische lagereenheid een dubbele C-jukconfiguratie omvat, waarbij de elektromagneet gevormd wordt door de dubbele C-juk, waarbij elke C-juk voorzien is van een spoel, de ten minste ene permanente magneet geplaatst is tussen de C-jukken en de ten minste ene rail die samenwerkt met de 10 magnetische lagereenheid plaatsbaar is tussen de eindvlakken van de C-jukken, waarbij de lageropstelling verder ten minste twee verdere elektromagneten omvat die samenwerken met de ten minste ene rail voor het besturen van de positie van de lineaire slee in een tweede richting loodrecht op de eerste richting.

De dubbele C-jukconfiguratie van de magnetische lagereenheid maakt een volle-15 dige besturing van de positie van de rails met betrekking tot de lagereenheid mogelijk in twee assen, dat wil zeggen, de z-richting (loodrecht op de eerste richting (x-as), en representatief voor de afstand tussen de eindvlakken van de C-jukken en de rails) en de Ψ-richting (dat wil zeggen, de rotatieas rond de y-as, die loodrecht ligt op zowel de x-en z-assen, en de mate van schuinte of stand van de sleetafel ten opzichte van de rail 20 beschrijft). Wanneer twee of meer magnetische lagereenheden worden gebruikt met twee parallelle rails is tevens besturing in de ζ-richting mogelijk (de rotatieas rond de x-as).

De ten minste twee verdere elektromagneten kunnen gebruikt worden om de afstand tussen de magnetische lagereenheid en de rail in de y-richting te besturen. Ten 25 minste twee verdere elektromagneten zijn nodig aangezien deze slechts aantrekkingskrachten op de rail kunnen opwekken. Wanneer twee parallelle rails worden gebruikt, kunnen vier verdere elektromagneten gebruikt worden om besturing in zowel de y-richting als de φ-richting (rotatieas rond de z-as) mogelijk te maken. Samen met de besturing in de x-richting door de lineaire motor, maakt dit een volledige besturing in 30 zes graden van vrijheid van de lineaire slee mogelijk ten opzichte van de basisplaat. Er wordt opgemerkt dat de ten minste twee verdere elektromagneten tevens extra als dubbele C-jukken geconfigureerde magnetische lagereenheden kunnen omvatten.

'i.' 3

Er-dient te worden opgemerkt dat de dubbele C-jukconfiguratie als zodanig bekend is uit het Nederlandse octrooi NL-1005344.

De verdere elektromagneten kunnen van het E-kem type zijn met een spoel in het middelste been van de E-kem. Dit type elektromagneten kan eenvoudig en economisch 5 vervaardigd worden en maakt voldoende besturing mogelijk voor de toepassing in een wafeltransportsysteem. De normale bedrijfsconditie zou zijn om de verdere elektromagneten op de helft van hun stroomprestatie te bedrijven. De meest effectieve besturing is dan mogelijk wanneer de stromen door de twee verdere elektromagneten die tegenover elkaar liggen aan de zijde van de lineaire slee differentieel bestuurd worden. 10 In een specifieke uitvoeringsvorm omvat de lageropstelling verder ten minste één sensor voor het detecteren van de positie van één van het veelvoud van magnetische lagereenheden ten opzichte van de ten minste ene rail, en verwerkingsmiddelen welke verbonden zijn met de ten minste ene sensor en de elektromagneten van het veelvoud van magnetische lagereenheden en de ten minste twee verdere elektromagneten voor 15 het besturen van de positie van de lineaire slee ten opzichte van de basisplaat. Dit maakt het mogelijk dat vijf graden van vrijheid bestuurd wroden door de verwerkingsmiddelen, hetgeen een volledig scala aan bedrijfscondities mogelijk maakt inclusief ongelijke belasting van de lineaire slee.

In een eerste groep van uitvoeringsvormen is de ten minste ene rail vast bevestigd 20 aan de basisplaat en het veelvoud van magnetische lagereenheden en de ten minste twee verdere elektromagneten zijn vast bevestigd aan de lineaire slee. Dit maakt het mogelijk om bijvoorbeeld slechts drie magnetische lagereenheden te gebruiken om een volledige ondersteuning en besturing van de lineaire slee te verschaffen, hetgeen een zeer kosteneffectieve oplossing biedt.

25 Echter, deze groep uitvoeringsvormen zou een vermogensbron vereisen die be schikbaar is op de lineaire slee, bijvoorbeeld met gebruik van een batterij of voedings-kabels. Als een alternatief kan inductieve koppeling gebruikt worden om vermogens en sensordata naar en van de lineaire slee over te dragen. In een tweede groep van uitvoeringsvormen wordt dit probleem overwonnen doordat de ten minste ene rail vast be-30 vestigd is aan de lineaire slee en het veelvoud van magnetische lagereenheden en de ten minste twee verdere elektromagneten vast bevestigd zijn op de basisplaat. Dit zou commutatie van de magnetische lagereenheden vereisen wanneer de afstand die moet t.' ... .. . :.) 4 worden afgelegd in de x-richting door de lineaire slee groter is dan de lengte van de ten minste ene rail.

Omdat de magnetische lagereenheid een permanente magneet omvat, zal de magnetische lagereenheid een reluctantiekracht veroorzaken wanneer de rail het gebied 5 tussen de C-jukken van de magnetische lagereenheid verlaat (welke tracht om de rail terug te trekken tussen de eindoppervlakken van de C-jukken). Een dergelijke piekver-storingskracht kan de juiste werking van de lineaire motor hinderen. Dit probleem kan in hoofdzaak worden geëlimineerd wanneer de ten minste ene rail een taps toelopend uiteinde heeft, aangezien dit veroorzaakt dat de reluctantiekrachten kleiner worden op 10 een minder piekachtige wij ze.

Bij de tweede groep van uitvoeringsvormen omvat de lineaire slee alleen de rail en geen actieve elementen waardoor de noodzaak voor een vermogensvoeding naar de lineaire slee geëlimineerd wordt. In een verdere uitvoeringsvorm heeft elke van het veelvoud van magnetische lagereenheden ten minste één, bijvoorbeeld twee verdere 15 elektromagneten daarmee geassocieerd welke naast de magnetische lagereenheid in de eerste richting is geplaatst. Dit maakt het mogelijk om de besturing van de lineaire slee in alle assen op een efficiënte wijze te combineren.

Het veelvoud van magnetische lagereenheden kan zodanig gepositioneerd zijn dat op elk moment ten minste drie magnetische lagereenheden de lineaire slee ondersteu-20 nen. Dit kan op een aantal manieren bereikt worden, door het variëren van de afstand tussen de magnetische lagereenheden of de lengte van de ten minste rail in de x-richting. Een driepunts ondersteuning maakt volledige besturing van de beweging van de lineaire slee in alle richtingen mogelijk. Een nog betere besturing kan bereikt worden wanneer het veelvoud van magnetische lagereenheden zodanig is gepositioneerd dat op 25 elk moment ten minste vier magnetische lagereenheden de lineaire slee ondersteunen.

In een derde groep van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de basisplaat bevestigd op een vaste basis welke het mogelijk maakt dat de basisplaat ten opzichte van de vaste basis beweegt in de eerste richting met gebruik van een secundaire lineaire motor. De secundaire lineaire motor kan een normale stator- en rotorge-30 deelte omvatten en ondersteund worden door normale bevestigingsmiddelen, zoals rails of lagers. De lineaire motor die de positie van de basisplaat ten opzichte van de lineaire slee aandrijft kan dan gebruikt worden om de positie van de lineaire slee fijn af te stemmen. Deze uitvoeringsvorm maakt het mogelijk dat de basisplaat en lineaire slee 5 zich bevinden in een hoog-vacuümomgeving (of zelfs in een zeer-hoog-vacuümomge-ving) en de rest van de lageropstelling in een omgeving die minder strikte vacuümver-eisten heeft.

Aangezien de lineaire motor die de lineaire slee aandrijft ten opzichte van de ba-5 sisplaat nu slechts over zeer kleine afstanden hoeft te bewegen, kan deze lineaire motor een eenvoudige op reluctantie gebaseerde actuator bevatten. Deze actuators zijn zeer betrouwbaar en kosteneffectief. De lineaire motor kan als alternatief twee parallelle werkende lineaire motoren omvatten.

Dit maakt een stabiele werking mogelijk met gebruik van twee lineaire motoren 10 met verminderde specificatie en maakt het mogelijk om ruimte te creëren onder de lineaire slee voor bekabeling, etc.

De onderhavige uitvinding zal nu in verder detail worden beschreven met gebruik van een aantal voorkeursuitvoeringsvormen met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin 15 Fig. 1 een perspectiefaanzicht toont van het magnetische lagersamenstel volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig, 2 een perspectiefaanzicht toont van een magnetische lagereenheid zoals gebruikt in de onderhavige uitvinding;

Fig. 3 een doorsnedeaanzicht toont van een tafeltransportsysteem volgens een 20 verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;

Fig. 4 een bovenaanzicht toont van het tafeltransportsysteem van fig. 3;

Fig. 5 een bovenaanzicht toont van een alternatieve opstelling van het tafeltransportsysteem van fig. 3;

Fig. 6 een doorsnedeaanzicht toont van een tafeltransportsysteem volgens een 25 nog verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;

Fig. 7 een alternatieve opstelling toont voor het tafeltransportsysteem van fig. 6; en

Fig. 8 een blokdiagram toont van een besturingsopstelling voor het tafeltransportsysteem volgens de onderhavige uitvinding.

30 In fig. 1 is een perspectivisch aanzicht getoond van een lagersamenstel volgens de onderhavige uitvinding. Het lagersamenstel kan gebruikt worden in een wafeltrans-portsysteem waarin een lineaire slee of tafel 1 (zie beschrijving van fig. 3-5 hieronder) beweegbaar is in een eerste richting, aangegeven door de x-richting in fig. 1. In fig. 1 i o i .. o 6 zijn de andere coördinatenassen y en z getoond, alsmede de rotatieassen φ, Ψ en ζ. In een wafeltransportsysteem gelden hoge omgevingsvereisten, bijvoorbeeld met betrekking tot vacuüm (hoogvacuüm of zelfs ultrahoogvacuümvereisten) teneinde een stofvrij transport van de wafel op de lineaire slee 1 mogelijk te maken.

5 Het lagersamenstel omvat een of twee rails 7, een aantal magnetische lagereenhe- den 10 en een aantal verdere elektromagneten 20. In de in fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm zijn drie magnetische lagereenheden 10 getoond en vier verdere elektromagneten 20, welke samenwerken met twee rails 7. In fig. 1 wordt verondersteld dat de twee rails 7 bevestigd zijn aan de vaste wereld (stationaire basis) en de magnetische lagereenhe-10 den 10 en verdere elektromagneten 20 met de lineaire slee 1. De magnetische lagereenheden 10 in de uitvoeringsvorm getoond in fig. 1 maken een driepunts ondersteuning mogelijk van de lineaire slee 1 en maken elk een besturing van de lineaire sleepositie mogelijk in de z-richting en Ψ-richting. Verder maakt de driepunt ondersteuning besturing in de ζ-richting mogelijk (besturing van verticale ophanging en rotatie in verticale 15 vlakken).

De verdere elektromagneten 20 maken elk een besturing van de positie van de lineaire slee in de y-richting mogelijk en in combinatie maken zij besturing in de φ-richting mogelijk (horizontale ophanging). De verdere elektromagneten 20, zoals getoond omvatten een E-type juk 22 met een spoel 21 op het middenbeen van het E-type 20 juk 22. Aangezien de verstoringskrachten in de horizontale richting relatief klein zijn, kan een dergelijke configuratie gebruikt worden op een kosteneffectieve wijze. De verdere elektromagneten 20 kunnen vervaardigd worden met gebruik van gestapelde E-vormige gelamineerde transformatorstaal en een spoel. Eén zo'n E-type elektromagneet kan slechts een aantrekkingskracht uitoefenen en derhalve zijn ten minste twee van 25 deze verdere elektromagneten 20 nodig om voldoende besturing mogelijk te maken. In de getoonde uitvoeringsvorm wordt aan een paar verdere elektromagneten 20 die samenwerken met de twee rails 7 een voorinstelstroom gegeven, in het algemeen van de helft van de maximale stroom of minder, hetgeen mogelijk maakt dat een besturings-stroom opgeteld wordt bij de instelstroom van de eerste van een paar elektromagneten 30 20 en afgetrokken van de instelstroom van de andere van het paar elektromagneten 20.

Om de prestatie van deze verdere elektromagneten 20 te maximaliseren, worden zij geplaatst op de buitenste hoeken van de lineaire slee 1.

7

De besturing in de x-richting kan geïmplementeerd worden met gebruik van lineaire motor 2, 3 (zie fig. 2), welke een rotorgedeelte 2 en een statorrotor 3 omvatten. De lineaire motor die gebruikt wordt, kan een gewoon verkrijgbaar type zijn.

Fig. 2 toont een gedetailleerd aanzicht van één van de magnetische lagereenheden 5 10, zoals getoond in fig. 1. Deze magnetische lagereenheden 10 maken de verticale ophanging mogelijk van de lineaire slee 1, en de rotaties in de verticale vlakken (z-, Ψ-en ζ-richting). Zij combineren permanenten magneten 13 met elektromagneten 12. Dit type actuator toont een hoge verhouding van prestatie tot volume en een laag vermo-gensverbruik. De magnetische lagereenheid 10 omvat een bevestiging 15 voor het be-10 vestigen van de verschillende elementen. De magnetische lagereenheid 10 omvat twee C-type jukken 11 op elk waarvan een spoel 12 is gewikkeld. De magnetische lagereenheid 10 is verder voorzien van twee permanente magneten 13, welke verbonden zijn met de C-jukken 11 met gebruik van verbindingsijzers 14 om een gesloten magnetisch circuit te vormen. Dit type actuator is tevens beschreven in het Nederlandse octrooi NL 15 1005444, welke hierin door verwijzing is opgenomen. De rails 7 kunnen vervolgens opgehangen worden tussen de eindvlakken van de C-jukken 11.

De functie van de magnetische lagereenheid 10 is tweevoudig. De permanente magneten 13 verschaffen een voorbelasting in zowel de opwaartse als neerwaartse richting (z-richting), ook voorinstelling genoemd. Door de permanente magneten 13 20 kan een grote kracht gegenereerd worden met gebruik van slechts een kleine stroom door de spoelen 12. Dit maakt het mogelijk slechts een klein aantal wikkelingen te gebruiken voor de spoelen 12 terwijl zij een hoge prestatie leveren.

Het is gevonden dat voor een belasting op de lineaire slee van 5 kg het voldoende was om drie magnetische lagereenheden 10 te gebruiken met elk twee permanente 25 magneten 13 van slechts 20 mm x 20 mm en een dikte van 4,5 mm. In deze configuratie werden de rails 7 en C-jukken 11 gedimensioneerd om een luchtspleet daartussen te verschaffen van slechts 0,5 mm met een poolgebied van 15 mm x 15 mm. De magnetische lagereenheden 10 en verdere elektromagneten 20 werden relatief geplaatst zoals getoond in fig. 1.

30 In de in fig. 1 getoonde configuratie is het nodig om kabeltoevoeren naar de line aire slee 1 te hebben om vermogen toe te voeren aan de magnetische lagereenheden 10 en verdere elektromagneten 20. Fig. 3 toont een alternatieve opstelling waarbij de rails 7 bevestigd zijn aan de lineaire slee in een ultrahoog vacuümruimte 4, en de magneti- 8 sche lagweenheden 10 en verdere elektromagneten 20 bevestigd zijn aan een vaste basis in een hoog vacuümruimte 5. Bij voorkeur is tevens de lineaire motor rotor 2 (spoelen) bevestigd op een vaste basis en de lineaire motor stators 3 (magneten) aan de lineaire slee 1. Dit maakt het mogelijk om de lineaire slee te bedrijven zonder enige 5 bekabeling of toevoeren die daarnaar leiden.

Fig. 4 toont een bovenaanzicht van een eerste alternatief van de opstelling zoals getoond in fig. 3. De rail 7 zijn gedimensioneerd teneinde buiten de lineaire slee of tafel 1 uit te steken om het mogelijk te maken dat de magnetische lagereenheden 10 zodanig geplaatst worden dat op elk moment drie steunpunten bestaan. Om voldoende besturing 10 in de y-richting en rotatie rond de z-as mogelijk te maken, dienen op elk moment vier verdere elektromagneten 20 naast één van de rails 7 te liggen. In de getoonde uitvoeringsvorm heeft elke magnetische lagereenheid 10 twee verdere elektromagneten 20 daarnaast. Door juiste dimensionering zal het tevens mogelijk zijn om slechts één verdere elektromagneet 20 voor elke magnetische lagereenheid 10 te hebben. Beweging 15 van de lineaire slee 1 door de lineaire motor 2, 3 zal het aan- en uitschakelen van de verschillende magnetische lagereenheden 10 nodig maken.

Fig. 5 toont een alternatieve opstelling van het magnetische lagersamenstel waarbij de lineaire slee altijd wordt ondersteund door vier magnetische lagereenheden 10. Dit maakt een eenvoudige besturing van het schakelen van de magnetische lagereenhe-20 den 10 mogelijk.

In de in fig. 3-5 getoonde uitvoeringsvormen zal de beweging van de lineaire slee 1 ten opzichte van de magnetische lagereenheden 10 resulteren in een verandering van de gewichtsverdeling van de lineaire slee over elk van de magnetische lagereenheden 10. In de configuratie van fig. 4 (driepunts ondersteuning) kan dit zo hoog zijn als 30%, 25 en in de configuratie van fig. 5 (vierpunts ondersteuning) kan dit zo hoog zijn als 25%. De magnetische lagereenheden 10 dienen dus gedimensioneerd te worden om deze soort belastingsveranderingen te verwerken.

De aanwezigheid van permanente magneten 13 in de magnetische lagereenheden 10 heeft een ander effect wanneer de rail 7 zich beweegt buiten het gebied tussen de C-30 juk eindoppervlakken. Een reluctantiekracht zal pogen de rail 7 terug te trekken tussen de eindvlakken van de C-j ukken 11. Dit resulteert in een piekkracht in de lineaire bewegingsrichting, hetgeen een verstoringsfactor is voor de lineaire motor 2, 3. Dit probleem kan verminderd worden door het nauwkeurig afstemmen van de stroom door de 9 spoelen 12 van de magnetische lagereenheid 10 maar dit kan een complexe bestu-ringstaak zijn. Het is tevens mogelijk om de vorm van de uiteinden van de rails 7 aan te passen (bij de longitudinale uiteinden). Wanneer het uiteinde wordt veranderd van een recht uiteinde naar een meer schuin of tapsvormig uiteinde zal de reluctantiekracht 5 verminderd worden wanneer de rail 7 zich weg beweegt van de magnetische lagereenheid 10.

Een verdere alternatieve uitvoeringsvorm van het magnetische lagersamenstel volgens de onderhavige uitvinding is getoond in fig. 6 en 7. Deze uitvoeringsvormen kunnen met voordeel gebruikt worden in zeer hoge vacuümomgevingen. De derde al-10 tematieve uitvoeringsvorm zoals getoond is een combinatie van twee gedeelten. Een extra lineaire motor 27, 28 van een conventioneel type wordt gebruikt voor een lange lineaire slag van een basisplaat 6. De conventionele lineaire kan bijvoorbeeld een aantal magneten 28 gebruiken die bevestigd zijn aan de vaste wereld en spoelen 27 die bevestigd zijn aan de basisplaat 6. De basisplaat wordt ondersteund door normale ondersteu-15 ningsmiddelen zoals rollagers 26 of als alternatief luchtophanglagers. Boven op deze lineaire motor wordt de basisplaat 6 bevestigd met een standaardopstelling van magnetische lagereenheden, bijvoorbeeld zoals hierboven besproken met verwijzing naar fig. 3-5. Dit betekent dat de magnetische lagereenheden 10 met de volledige lengte van de lineaire slag meebewegen. De magnetische lagereenheden 10 besturen de positie van de 20 slee die geplaatst is in de UHV omgeving 4 in vijf graden van vrijheid zoals hierboven beschreven (alle zes graden van vrijheid met uitzondering van de richting van de lange lineaire slag, de x-richting) en houden de slee 1 in één positie. Om de relatieve positie van de lineaire slee 1 ten opzichte van de andere lineaire motor 27, 28 vast te zetten, wordt de lineaire motor 2, 3 van de eerder beschreven uitvoeringsvormen gebruikt. Het 25 spoelgedeelte 2 van de lineaire motor is vast bevestigd aan de basisplaat 6 van de additionele lineaire motor 27, 28; de magneten 3 van de lineaire motor zijn geplaatst in de UHV omgeving 4. De enige functie van de lineaire motor 2, 3 is dus het beperken van de slee die geplaatst in de UHV omgeving 4 ten opzichte van de basisplaat 6 die geplaatst is in de normale omgeving (extra positiecorrectie is ook steeds mogelijk met de 30 lineaire motor 2, 3 indien vereist).

De lineaire motor 2, 3 zou in normale omstandigheden slechts een zeer kleine slag van beweging in de x-richting nodig hebben. Dit kan ook bereikt worden met gebruik van een op reluctantie gebaseerde actuator welke twee magnetische gedeelten 10 omvat met een veelvoud van tanden. Relunctantiekrachten die worden geïnduceerd door een spoel of magneet op één van de magnetische delen zal een inductiekracht cre-eren die tracht de tanden van twee magnetische gedeelten uit te lijnen, hetgeen een voldoende positiebesturing mogelijk maakt.

5 In sommige toepassingen kan het nog steeds nodig zijn om kabels naar de lineaire slee 1 van het transportsysteem getoond in fig. 6 te leiden. Dit kan gemakkelijker gemaakt worden wanneer meer ruimte beschikbaar is onder de lineaire slee 1. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door de lineaire motor 2, 3 met 90° te draaien waardoor extra ruimte onder de UHV ruimte 3 gecreëerd wordt. Fig. 7 toont een verder altema-10 tief dat meer ruimte mogelijk maakt onder de UHV ruimte 4, door gebruik van twee lineaire motoren 2, 3; 2', 3'. De gebruikte lineaire motoren kunnen dan kleiner gedimensioneerd worden en met een verminderde prestatie.

De voordelen van de uitvoeringsvormen beschreven met verwijzing naar fig. 6 en 7 is dat een conventioneel lineair motorsysteem gebruikt kan worden voor een lange 15 lineaire slag in de x-richting, met permanente magneten 28 voor de additionele lineaire motor op de vaste basis 25 en spoelen 27 op de basisplaat 6. Dit maakt het mogelijk om een conventioneel lineair meetsysteem voor de lineaire motor te gebruiken. Het stel magnetische lagereenheden 10 maakt besturing van vijf graden van vrijheid mogelijk, en de enige functie van de magnetische lagereenheden 10 is de lineaire slee in een po-20 sitie te houden ten opzichte van het bewegende gedeelte (basisplaat 6) van de conventionele lineaire motor 27, 28. Een extra lineaire motor 2, 3 is toegevoegd om de relatieve positie in de ineaire richting met lange slag vast te zetten. De enige magnetische cir-cuitdelen voor de magnetische lagereenheid 10 in de UHV ruimte 4 zijn twee stalen rails 7 en de permanenten magneten 27 van de additionele lineaire motor 27, 28. Hoe-25 wel kabels aanwezig en vereist zijn, zijn ze niet geplaatst in de UHV omgeving 4. De kabels voor de spoelen van de lineaire motor 27, 28, magnetische lagereenheden 10 en lineaire motor 2, 3 zijn verbonden met het bewegende gedeelte van de lineaire motor 27, 28. Echter, de kabels beïnvloeden niet het gedrag van de magnetische lagers of veroorzaken verstoringskrachten op de magnetische lagers.

30 Fig. 8 toont een schematisch diagram van een besturingsinrichting voor gebruik met het magnetische lagersamenstel volgens de onderhavige uitvinding. Verwerkings-middelen 8, zoals in een computer voor algemeen gebruik of een industriële besturing (PLC), ontvangt invoer van sensoren 16 behorende bij de magnetische lagereenheden 11 10. De sensoren kunnen gebruikt worden om nauwkeurig de positie van de rail 7 tussen de eindvlakken van de C-jukken 11 te bepalen, bijvoorbeeld met gebruik van inductieve sensoren of wervelstroomtype sensoren. De verwerkingsmiddelen 8 zijn ingericht om de spoelen 12 van de magnetische lagereenheden 10 te besturen en de spoelen 21 5 van de verdere elektromagneten 20 om de lineaire slee in zijn gewenste positie in vijf besturingsassen te houden (y-, z-, φ-, Ψ- en ζ-assen). Verder ontvangen de verwerkingsmiddelen 8 invoer van een verdere sensor 17 welke de verplaatsing van de lineaire slee in de x-richting detecteert en bestuurt de rotor 2 van de lineaire motor 2, 3.

\ '): rf\ . ' ^ ê i; ; . ; V V o

Claims

1. Lageropstelling voor een lineaire slee (1) beweegbaar in een eerste richting ten opzichte van een basisplaat (6), omvattende een veelvoud van magnetische lager- 5 eenheden (10) voor het ten opzichte van de basisplaat (6) schuifbaar bevestigen van de lineaire slee (1). waarbij elke magnetische lagereenheid (10) een permanente magneet (13) en een elektromagneet (12) omvat en samenwerkt met ten minste één rail (7) van magnetisch geleidend materiaal die zich uitstrekt in de eerste richting (x), een lineaire motor (2, 3) voor het aandrijven van de lineaire slee (1) in de eerste rich-10 ting, met het kenmerk, dat, de magnetische lagereenheid (10) een dubbele C-juk configuratie omvat, waarbij de elektromagneet gevormd wordt door de dubbele C-juk (11), waarbij elke C-juk (11) voorzien is van een spoel (12), de ten minste ene permanente magneet (13) geplaatst is 15 tussen de C-jukken (11) en de ten minste ene rail (7) die samenwerkt met de magnetische lagereenheid (10) plaatsbaar is tussen de eindvakken van de C-jukken (11), waarbij de lageropstelling verder ten minste verdere elektromagneten (20) omvat die samenwerken met de ten minste ene rail (7) voor het besturen van de positie van de lineaire slee (1) in een tweede richting (y) loodrecht op de eerste richting (x). 20

2. Lageropstelling volgens conclusie 1, waarbij de verdere elektromagneten (20) van een E-kem type zijn met een spoel (21) op een middelste been van de E-kem (22).

3. Lageropstelling volgens conclusie 1 of 2, waarbij de lageropstelling verder ten minste een sensor (16) omvat voor het detecteren van de positie van één van het veelvoud van magnetische lagereenheden (10) ten opzichte van de ten minste ene rail (7), en verwerkingsmiddelen (8) welke verbonden zijn met de ten minste ene sensor en de elektromagneten (12) van het veelvoud van magnetische lagereenheden (10) en de 30 ten minste twee verdere elektromagneten (20) voor het besturen van de positie van de lineaire slee (1) ten opzichte van de basisplaat (6).

4. _ Lageropstelling volgens een van de conclusies 1-3, waarbij de ten minste ene rail (7) vast bevestigd is op de basisplaat (6) en het veelvoud van magnetische legereenheden (10) en de ten minste twee verdere elektromagneten vast bevestigd zijn op de lineaire slee (1). 5

5. Lageropstelling volgens conclusie 4, waarbij het veelvoud van magnetische lagereenheden (10) drie magnetische lagereenheden (10) omvat.

6. Lageropstelling volgens een van de conclusies 1-3, waarbij de ten minste 10 ene rail (7) vast bevestigd is op de lineaire slee (1) en het veelvoud van magnetische lagereenheden (10) en de ten minste twee verdere elektromagneten (20) vast bevestigd zijn op de basisplaat (6).

7. Lageropstelling volgens conclusie 6, waarbij de ten minste ene rail (7) een 15 taps toelopend uiteinde heeft.

8. Lageropstelling volgens conclusie 6 of 7, waarbij elk van het veelvoud van magnetische lagereenheden (10) ten minste één, bijvoorbeeld twee, verdere elektromagneten (20) daarbij heeft, welke naast de magnetische lagereenheid (10) in de eerste 20 richting (x) geplaatst zijn.

9. Lageropstelling volgens een van de conclusies 6-8, waarbij het veelvoud van de magnetische lagereenheden (10) zodanig geplaatst is dat op elk moment ten minste drie, bijvoorbeeld vier, magnetische lagereenheden (10) de lineaire slee (1) on- 25 dersteunen.

10. Lageropstelling volgens een van de conclusies 1-9, waarbij de basisplaat (6) bevestigd is op een vaste basis (25) om beweging van de basisplaat (6) ten opzichte van de vaste basis (25) in de eerste richting (x) mogelijk te maken met gebruik van een se- 30 cundaire lineaire motor (27, 28). I .

11. Lageropstelling volgens conclusie 10, waarbij de lineaire motor (2, 3) die de lineaire slee (1) aandrijft ten opzichte van de basisplaat (6) een op reluctantie gebaseerde actuator omvat.

12. Lageropstelling volgens conclusie 10 of 11, waarbij de lineaire motor twee parallel werkende lineaire motoren (2, 3; 2', 3') omvat.