DE102020107984A1

DE102020107984A1 - MOTOR FOR DRIVING A RIGID BODY

Info

Publication number: DE102020107984A1
Application number: DE102020107984.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2021-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Motor (100, 200, 300, 400) zum Antreiben eines starren Körpers, umfassend zumindest einen Schwingkörper (120, 220, 320, 420), zumindest ein an dem Schwingkörper (120, 220, 320, 420) angeordnetes Vorschubelement (122, 222, 322, 422) mit einer geneigten Klemmfläche (1221, 4221) und zumindest ein der Klemmfläche (1221, 4221) zugewandtes Klemmelement (123, 223, 423). Der erfindungsgemäße Motor ist dadurch gekennzeichnet, dass ein das Klemmelement (123, 223, 423) aufnehmender Käfig (124, 224, 324, 424) und eine Rückstelleinrichtung (140, 240, 340) vorhanden sind, wobei der Käfig (124, 224, 324, 424) mit der Rückstelleinrichtung (140, 240, 340) entgegen der Vorschubrichtung bewegbar ist.The invention relates to a motor (100, 200, 300, 400) for driving a rigid body, comprising at least one oscillating body (120, 220, 320, 420), at least one feed element arranged on the oscillating body (120, 220, 320, 420) (122, 222, 322, 422) with an inclined clamping surface (1221, 4221) and at least one clamping element (123, 223, 423) facing the clamping surface (1221, 4221). The motor according to the invention is characterized in that there is a cage (124, 224, 324, 424) receiving the clamping element (123, 223, 423) and a restoring device (140, 240, 340), the cage (124, 224, 324, 424) can be moved with the resetting device (140, 240, 340) counter to the feed direction.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft einen Motor zum Antreiben eines starren Körpers, umfassend zumindest einen Schwingkörper, zumindest ein an dem Schwingkörper angeordnetes Vorschubelement mit einer geneigten Klemmfläche und zumindest ein der Klemmfläche zugewandtes Klemmelement.The invention relates to a motor for driving a rigid body, comprising at least one oscillating body, at least one feed element arranged on the oscillating body with an inclined clamping surface and at least one clamping element facing the clamping surface.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Inchworm-Motoren bekannt, bei denen mit Hilfe von als Aktuatoren ausgebildeten Piezoelementen ein starrer Körper in Bewegung versetzt wird. Zumeist kommen solche Inchworm-Motoren als Linearmotoren zum Einsatz, grundsätzlich kann mit solchen Motoren in entsprechender Bauweise jedoch auch ein Rotationsantrieb verwirklicht werden. Diesen Inchworm-Motoren ist gemein, dass sie auf der Eigenschaft von Piezokristallen beruhen, sich bei Anwesenheit eines elektrischen Feldes in dem Kristallgefüge abhängig von der Orientierung des elektrischen Feldes zu strecken oder zu stauchen, wobei die Bewegung bei der Kristalldeformation auf den anzutreibenden starren Körper übertragen wird. Bei den meisten Inchworm-Motoren kommen Piezo-Aktuatoren zum Einsatz, die intermittierend eine Klemmung mit dem anzutreibenden starren Körper bewirken, wobei durch einen weiteren Piezoaktuator ein Vorschub ausgeübt wird. Diese Kombination aus Klemmen und Vorschub war namensgebend für diese Motorart, denn der englische Begriff „inchworm“ bezeichnet die Raupe eines Spanners (Familie der Schmetterlinge), welche sich aus dem Grunde in eigentümlicher Weise fortbewegt, dass die Fußbeinpaare nicht gleichmäßig an dem Raupenkörper verteilt sind, sondern nur an dessen Vorder- und Hinterteil vorhanden sind.So-called inchworm motors are known from the prior art, in which a rigid body is set in motion with the aid of piezo elements designed as actuators. Such inchworm motors are mostly used as linear motors, but in principle a rotary drive can also be implemented with such motors in a corresponding design. What these inchworm motors have in common is that they are based on the property of piezocrystals to stretch or compress in the presence of an electric field in the crystal structure, depending on the orientation of the electric field, with the movement being transferred to the rigid body to be driven when the crystal is deformed will. Most inchworm motors use piezo actuators, which intermittently cause a clamping with the rigid body to be driven, with a feed being exerted by a further piezo actuator. This combination of clamping and feed gave this type of motor its name, because the English term "inchworm" denotes the caterpillar of a tensioner (family of butterflies), which moves in a peculiar way because the pairs of feet are not evenly distributed on the caterpillar body , but are only present on its front and rear.

Solche Inchworm-Motoren sind in den Patentschriften US 3 902 084 A und US 4 874 979 A beschrieben.Such inchworm motors are in the patents U.S. 3,902,084 A and U.S. 4,874,979 A described.

Aus dem Stand der Technik ist ferner ein Inchworm-Linearmotor bekannt, bei dem die Klemmung nicht mittels Piezo-Aktuatoren bewirkt wird, sondern dadurch, dass Rollkörper in einem Gehäuse mit einer geneigten Innenfläche aufgenommen sind. Der anzutreibende starre Körper erstreckt sind durch das Gehäuse hindurch, wobei die Rollkörper eine Klemmung zwischen dem anzutreibenden starren Körper und dem Gehäuse bewirken, wenn sie sich in dem Bereich des kleineren Abstandes zwischen dem starren Körper und der geneigten Innenfläche des Gehäuses befinden, wohingegen diese Klemmung aufgehoben wird, wenn sich die Rollkörper in den Bereich des grö-ßeren Abstandes zwischen dem starren Körper und der geneigten Innenfläche des Gehäuses bewegen. Die Bewegung der Rollkörper von der klemmenden in die nichtklemmende Position und umgekehrt erfolgt dadurch, dass die Rollkörper aus einem magnetisierbaren Material bestehen und an dem Gehäuse eine Magnetspule angeordnet ist. Je nach Polung der Magnetspule werden die Rollkörper in die eine oder die andere Richtung in dem Gehäuse bewegt. Der zum Antreiben des starren Körpers erforderliche Vorschub wird dadurch bewirkt, dass sich das Gehäuse periodisch hin- und herbewegt und eine Klemmung zwischen dem Gehäuse und dem anzutreibenden starren Körper über die Rollkörper in der Phase der periodischen Gehäusebewegung erfolgt, in der die Bewegungsrichtung die Vorschubrichtung ist.Furthermore, an inchworm linear motor is known from the prior art, in which the clamping is not effected by means of piezo actuators, but rather by the fact that rolling bodies are accommodated in a housing with an inclined inner surface. The rigid body to be driven extends through the housing, the rolling bodies causing a clamping between the rigid body to be driven and the housing when they are in the region of the smaller distance between the rigid body and the inclined inner surface of the housing, whereas this clamping is canceled when the rolling bodies move into the region of the greater distance between the rigid body and the inclined inner surface of the housing. The movement of the rolling elements from the clamping to the non-clamping position and vice versa takes place in that the rolling elements are made of a magnetizable material and a magnetic coil is arranged on the housing. Depending on the polarity of the magnet coil, the rolling elements are moved in one direction or the other in the housing. The feed required to drive the rigid body is caused by the fact that the housing periodically moves back and forth and a clamping between the housing and the rigid body to be driven takes place via the rolling elements in the phase of the periodic housing movement in which the direction of movement is the direction of advance .

Solch ein Inchworm-Motor ist in der Patentanmeldungsveröffentlichung US 2014/0111033 A1 beschrieben.Such an inchworm motor is in patent application publication US 2014/0111033 A1 described.

Nachteilig an den bekannten Inchworm-Motoren ist jedoch, dass die Klemmung sowie die Aufhebung der Klemmung aktiv gesteuert werden muss. Die damit einhergehende Komplexität stellt einen nicht unerheblichen Kostenfaktor bei der Herstellung der Motoren dar und erhöht überdies deren Fehleranfälligkeit. Zudem können mit Piezo-Aktuatoren nur geringe Lasten angetrieben werden. Schließlich ist die Vorschubgeschwindigkeit bei den bekannten Inchworm-Motoren verbesserungsbedürftig.The disadvantage of the known inchworm motors, however, is that the clamping and the release of the clamping must be actively controlled. The associated complexity represents a not inconsiderable cost factor in the manufacture of the motors and also increases their susceptibility to errors. In addition, piezo actuators can only drive low loads. Finally, the feed rate in the known inchworm motors is in need of improvement.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Inchworm-Motor zu schaffen, der möglichst wenige aktiv zu steuernde Komponenten aufweist, große Lasten bewegen kann und eine hohe Vorschubgeschwindigkeit aufweist.Against the background of this prior art, the object of the present invention is to create an inchworm motor which has as few components to be actively controlled as possible, can move large loads and has a high feed rate.

TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION

Zur Lösung der Aufgabe ist ein Motor mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgesehen. Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Motors sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.To achieve the object, a motor with the features of claim 1 is provided. Further refinements of the motor according to the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Motor ist dadurch gekennzeichnet, dass ein das Klemmelement aufnehmender Käfig und eine Rückstelleinrichtung vorhanden sind, wobei der Käfig mit der Rückstelleinrichtung entgegen der Vorschubrichtung bewegbar ist. Bei diesem Motor wird die Kraft für den Vorschub des anzutreibenden starren Körpers von zumindest einem eigens dafür vorgesehenen Schwingkörper über das Vorschubelement auf den anzutreibenden starren Körper übertragen. Der Schwingkörper des Motors bewegt sich abwechselnd in Vorschubrichtung und entgegen der Vorschubrichtung. Die Vorschubbewegung des Vorschubelementes wird auf den anzutreibenden starren Körper übertragen, indem das Kontaktelement zwischen beiden eingeklemmt wird, was aufgrund der geneigten Klemmfläche des Vorschubelementes automatisch erfolgt. Wenn sich dann das Vorschubelement entgegen der Vorschubrichtung in seine Ausgangstellung bewegt, wird die Klemmung, wiederum aufgrund der Neigung der Klemmfläche, automatisch aufgehoben. Damit nun der starre Körper weiter in der Vorschubrichtung angetrieben werden kann, wenn sich das Vorschubelement erneut in die Vorschubrichtung bewegt, muss das Kontaktelement zunächst entgegen der Vorschubrichtung bewegt werden, bis es erneut an der Klemmfläche anliegt. Diese Rückstellung des Klemmelementes wird dadurch bewirkt, dass das Klemmelement in einem Käfig aufgenommen ist, der mit einer Rückstelleinrichtung zusammenwirkt, die den Käfig entgegen der Vorschubrichtung bewegt und dabei das Klemmelement mitführt. Der Käfig ist als Lager für das Klemmelement ausgebildet, wobei das Klemmelement stets zusammen mit dem Käfig bewegt wird und der Käfig einen Kontakt des Klemmelementes sowohl mit der Klemmfläche des Vorschubelementes als auch mit der Oberfläche des anzutreibenden starren Körpers ermöglicht. Der Käfig kann auch mehrere Klemmelemente aufnehmen. Das Vorhandensein eines dieserart ausgebildeten Käfigs für das Klemmelement vereinfacht die Rückstellung des Klemmelementes erheblich und ermöglicht es insbesondere, dass das Klemmelement nicht aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material bestehen und von eigens dazu vorgesehenen Magnetspulen zurückgestellt werden muss, d.h. die Notwendigkeit solcher Magnetspulen entfällt völlig und das Klemmelement kann aus jedem Material bestehen, dass unter dem Einfluss der wirkenden Kräfte nicht plastisch deformiert wird. Wenn die Rückstelleinrichtung ein elastisch deformierbares Element, wie eine Spiral- oder Blattfeder, aufweist, erfolgt die Rückstellung des Käfigs automatisch und sehr schnell, sodass der Schwingkörper auch mit einer sehr hohen Frequenz betrieben werden kann und der Motor dementsprechend eine hohe Vorschubgeschwindigkeit aufweist. Mit dem erfindungsgemäßen Motor können auch große Lasten mit einer hohen Vorschubgeschwindigkeit angetrieben werden.The motor according to the invention is characterized in that there is a cage receiving the clamping element and a restoring device, the cage with the restoring device being movable against the direction of advance. In this motor, the force for the advance of the rigid body to be driven is provided by at least one oscillating body provided specifically for this purpose Transfer the feed element to the rigid body to be driven. The oscillating body of the motor moves alternately in the feed direction and against the feed direction. The advancing movement of the advancing element is transmitted to the rigid body to be driven in that the contact element is clamped between the two, which takes place automatically due to the inclined clamping surface of the advancing element. If the feed element then moves against the feed direction into its starting position, the clamping is automatically canceled, again due to the inclination of the clamping surface. So that the rigid body can now be driven further in the feed direction when the feed element moves again in the feed direction, the contact element must first be moved against the feed direction until it rests against the clamping surface again. This resetting of the clamping element is effected in that the clamping element is received in a cage which interacts with a resetting device which moves the cage counter to the feed direction and thereby carries the clamping element with it. The cage is designed as a bearing for the clamping element, wherein the clamping element is always moved together with the cage and the cage enables contact of the clamping element both with the clamping surface of the advancing element and with the surface of the rigid body to be driven. The cage can also accommodate several clamping elements. The presence of a cage designed in this way for the clamping element simplifies the resetting of the clamping element considerably and in particular makes it possible that the clamping element does not consist of a magnetic or magnetizable material and must be reset by specially provided magnetic coils, ie the need for such magnetic coils is completely eliminated and that Clamping element can consist of any material that is not plastically deformed under the influence of the forces acting. If the resetting device has an elastically deformable element, such as a spiral or leaf spring, the cage resets automatically and very quickly, so that the oscillating body can also be operated at a very high frequency and the motor accordingly has a high feed rate. With the motor according to the invention, large loads can also be driven at a high feed rate.

Die genannten Merkmale beziehen sich auf eine denkbar einfache Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Motors, die alle für das Funktionsprinzip erforderlichen Komponenten aufweist. In den meisten Anwendungsfällen weist der Motor jedoch mehrere Klemmelemente pro Vorschubelement sowie mehrere Schwingkörper und entsprechend viele Vorschubelemente auf.The features mentioned relate to a very simple embodiment of the motor according to the invention, which has all the components required for the functional principle. In most applications, however, the motor has several clamping elements per feed element as well as several oscillating bodies and a corresponding number of feed elements.

Bevorzugt umfasst der Motor eine Magnetspule, die den zumindest einen Schwingkörper über eine magnetische Kopplung in Schwingung versetzt, oder die Schwingkörper sind als Piezoelemente ausgebildet. Wird der (zumindest eine) Schwingkörper mit Hilfe einer Magnetspule und über eine magnetische Kopplung in Schwingung versetzt, können mit Hilfe einer hohen Frequenz des in der Magnetspule fließenden Wechselstromes und/oder eines langen Vorschubweges große Vorschubgeschwindigkeiten erreicht werden. Zudem können, je nach Auslegung der Magnetspule und der magnetischen Kopplung erhebliche Kräfte übertragen werden, sodass auch große Lasten mit dem erfindungsgemäßen Motor bewegt werden können. Die Magnetspule kann mit der Netzfrequenz von 50 Hz betrieben werden, sodass es für deren Betrieb keine komplexe Steuerschaltung bedarf. Natürlich kann die Magnetspule bei Verwendung einer entsprechenden Steuerschaltung auch mit niedrigeren Frequenzen betrieben werden, etwa wenn besonders große Lasten anzutreiben sind, oder auch mit einer höheren Frequenz, etwa wenn eine große Vorschubgeschwindigkeit gewünscht ist. Die magnetische Kopplung kann durch Anbringung eines Permanent- oder Elektromagneten an dem Schwingkörper verwirklicht werden, dessen Magnetfeld mit dem von der Magnetspule erzeugten Magnetfeld wechselwirkt, wobei es je nach Polung der Magnetspule zu einer Anziehung oder Abstoßung kommt. Natürlich kann eine magnetische Kopplung auch dadurch verwirklicht werden, dass an dem Schwingkörper ein Elektromagnet angeordnet ist, dessen Polung periodisch wechselt und der mit einem ortsfest in dem Motor montierten Permanent- oder Elektromagneten zusammenwirkt. Alternativ zu einer magnetischen Kopplung kann der (zumindest eine) Schwingkörper auch als Piezoelement ausgebildet sein, d.h. dass er durch Anlegen einer periodischen Spannung in Schwingung versetzt wird. Dabei kann der Schwingkörper einen Schichtaufbau haben und eine Schicht aus einem piezoelektrischen Material aufweisen, sodass sich der Schwingkörper beim Anlegen einer Spannung an diese Schicht verbiegt. Ein periodisches Spannungssignal resultiert folglich in einer Schwingung des Schwingkörpers. Ob ein Piezoelement als Schwingkörper gewählt wird, hängt von dem konkreten Anwendungsfall ab, wobei die anzutreibende Last (Masse des anzutreibenden starren Körpers und der ggf. daran angeordneten Last, Größe der der Vorschubbewegung entgegenwirkenden Kräfte) und die gewünschte Vorschubgeschwindigkeit bei der Motorauslegung auschlaggebend sind.The motor preferably comprises a magnetic coil which sets the at least one oscillating body into oscillation via a magnetic coupling, or the oscillating bodies are designed as piezo elements. If the (at least one) oscillating body is caused to vibrate with the aid of a magnetic coil and a magnetic coupling, high feed speeds can be achieved with the aid of a high frequency of the alternating current flowing in the magnet coil and / or a long feed path. In addition, depending on the design of the magnet coil and the magnetic coupling, considerable forces can be transmitted, so that even large loads can be moved with the motor according to the invention. The solenoid coil can be operated with the mains frequency of 50 Hz, so that no complex control circuit is required for its operation. Of course, when using a corresponding control circuit, the magnet coil can also be operated at lower frequencies, for example when particularly large loads are to be driven, or at a higher frequency, for example when a high feed rate is desired. The magnetic coupling can be achieved by attaching a permanent or electromagnet to the oscillating body, the magnetic field of which interacts with the magnetic field generated by the magnetic coil, with attraction or repulsion depending on the polarity of the magnetic coil. Of course, a magnetic coupling can also be achieved in that an electromagnet is arranged on the oscillating body, the polarity of which changes periodically and which interacts with a permanent magnet or electromagnet that is fixedly mounted in the motor. As an alternative to a magnetic coupling, the (at least one) oscillating body can also be designed as a piezo element, i.e. it is set into oscillation by applying a periodic voltage. The vibrating body can have a layer structure and a layer made of a piezoelectric material, so that the vibrating body bends when a voltage is applied to this layer. A periodic voltage signal consequently results in an oscillation of the oscillating body. Whether a piezo element is selected as the oscillating body depends on the specific application, whereby the load to be driven (mass of the rigid body to be driven and the load possibly attached to it, size of the forces counteracting the feed movement) and the desired feed speed are decisive when designing the motor.

Weiter weist die Klemmfläche des Vorschubelementes vorzugsweise zwei Abschnitte entgegengesetzter Neigungen auf, weil der starre Körper dann in zwei entgegengesetzte Vorschubrichtungen angetrieben werden kann, d.h. die Vorschubrichtung umgestellt werden kann. Dazu ist lediglich erforderlich, dass die Rückstelleinrichtung entsprechend umgestellt wird, weil die Rückstellrichtung des das (zumindest eine) Klemmelement aufnehmenden Käfigs immer entgegengesetzt zu der Vorschubrichtung ist. Stets muss das Klemmelement, nach dem sich der Schwingkörper in die Vorschubrichtung bewegt hat und den starren Körper mittels der Klemmung zwischen der geneigten Klemmfläche des Vorschubelementes und dem starren Körper (über das Klemmelement) in diese Richtung angetrieben hat sowie anschließend in seine Ausgangstellung zurückgekehrt ist, wieder so weit zurück, d.h. entgegen der Vorschubrichtung, bewegt werden, dass das Klemmelement erneut an der Klemmfläche des Vorschubelementes anliegt, sodass die sich daran anschließende Bewegung des Vorschubelementes in die Vorschubrichtung erneut auf den starren Körper übertragen wird. Diese Rückstellung des Klemmelementes wird mit Hilfe der auf den Käfig einwirkenden Rückstelleinrichtung bewirkt.Furthermore, the clamping surface of the feed element preferably has two sections of opposite inclinations, because the rigid body can then be driven in two opposite feed directions, ie the feed direction can be switched. For this it is only necessary that the reset device accordingly is changed because the return direction of the (at least one) clamping element receiving cage is always opposite to the direction of advance. The clamping element, after the oscillating body has moved in the feed direction and has driven the rigid body in this direction by means of the clamping between the inclined clamping surface of the feed element and the rigid body (via the clamping element) and has subsequently returned to its starting position, must always, again so far back, ie against the advancing direction, that the clamping element rests against the clamping surface of the advancing element so that the subsequent movement of the advancing element in the advancing direction is again transmitted to the rigid body. This resetting of the clamping element is brought about with the aid of the resetting device acting on the cage.

Bei dem zumindest einen Klemmelement kann es sich um eine Kugel oder eine Walze handeln. Das Klemmelement kann jedoch auch andere Formen aufweisen, beispielsweise als Körper mit eckigem Querschnitt oder mit als Kontaktpunkte dienenden Erhebungen ausgebildet sein. Je nach der Form der Klemmelemente, rollen diese während der Rückstellbewegung auf dem starren Körper ab oder gleiten auf dessen Oberfläche entlang. Auch kann vorgesehen sein, dass das Klemmelement ein verkantendes Element ist, welches während der Vorschubbewegung verkantet, um eine Klemmung zwischen der Klemmfläche des Vorschubelementes und dem anzutreibenden starren Körper zu bewirken, das Klemmelement also zunächst eine Drehung um einen bestimmten Winkel vollzieht, bevor es zu der Klemmung kommt, und die Klemmung durch eine entgegengesetzte Drehung bei Bewegung des Käfigs für das Klemmelement in die Rückstellrichtung wieder aufgehoben wird.The at least one clamping element can be a ball or a roller. However, the clamping element can also have other shapes, for example as a body with an angular cross-section or with elevations serving as contact points. Depending on the shape of the clamping elements, they roll off the rigid body during the return movement or slide along its surface. It can also be provided that the clamping element is a tilting element which tilts during the feed movement in order to cause a clamping between the clamping surface of the feed element and the rigid body to be driven, i.e. the clamping element first rotates through a certain angle before it closes the clamping comes, and the clamping is released again by an opposite rotation when moving the cage for the clamping element in the return direction.

In bevorzugter Ausgestaltung weist die Rückstelleinrichtung ein Stellelement und eine mit dem Käfig verbundene Feder, insbesondere Blatt- oder Spiralfeder, auf. In dieser Ausgestaltung wird der das Klemmelement aufnehmende Käfig durch die Rückstellkraft einer Feder in die Rückstellrichtung (entgegengesetzt zur Vorschubrichtung) bewegt, wobei die Feder zwischen dem Käfig und dem Stellelement der Rückstelleinrichtung angeordnet ist. Unter einer Feder kann jeder Körper verstanden werden, der elastisch deformierbar ist, wohingegen Blatt- und Spiralfedern besondere räumlich-körperliche Ausgestaltungen eines solchen Körpers darstellen. Weil das Stellelement seine Position bei einer bestimmten Einstellung der Vorschubrichtung nicht verändert, wird die Feder elastisch deformiert, wenn sich der das Klemmelement aufnehmende Käfig zusammen mit dem Vorschubelement in die Vorschubrichtung bewegt. Bewegt sich das Vorschubelement unter Aufhebung der Klemmung zwischen der Klemmfläche und dem anzutreibenden starren Körper wieder in seine Ausgangsstellung, wird der Käfig durch die Rückstellkraft der Feder automatisch entgegen der Vorschubrichtung bewegt bis das Klemmelement wieder an der Klemmfläche des Vorschubelementes zur Anlage kommt. Weil dieser Vorgang selbsttätig ist, bedarf es keiner Ansteuerung der Rückstelleinrichtung in irgendeiner Form. Diese Ausgestaltung ist weiter deswegen besonders vorteilhaft, weil durch die Position des Stellelementes eingestellt werden kann, ob auf die Feder ein Druck oder ein Zug ausgeübt wird. Wenn das Vorschubelement zwei entgegengesetzt geneigte Flächen aufweist, kann also allein durch die Veränderung der Position des Stellelementes der Rückstelleinrichtung die Vorschubrichtung eingestellt werden.In a preferred embodiment, the restoring device has an adjusting element and a spring, in particular a leaf or spiral spring, connected to the cage. In this embodiment, the cage receiving the clamping element is moved by the restoring force of a spring in the restoring direction (opposite to the advancing direction), the spring being arranged between the cage and the adjusting element of the restoring device. A spring can be understood to mean any body that is elastically deformable, whereas leaf and spiral springs represent special three-dimensional and physical configurations of such a body. Because the adjusting element does not change its position when the feed direction is set in a certain manner, the spring is elastically deformed when the cage receiving the clamping element moves together with the feed element in the feed direction. If the feed element moves back into its starting position with the release of the clamping between the clamping surface and the rigid body to be driven, the cage is automatically moved against the feed direction by the restoring force of the spring until the clamping element comes into contact with the clamping surface of the feed element again. Because this process is automatic, there is no need to control the reset device in any way. This configuration is also particularly advantageous because the position of the adjusting element can be used to set whether a pressure or a train is exerted on the spring. If the advancing element has two oppositely inclined surfaces, the advancing direction can thus be set simply by changing the position of the adjusting element of the resetting device.

Die Einstellung der Position des Stellelementes und damit die Vorschubrichtung kann mechanisch, beispielsweise über einen Kippschalter, der über eine Hebelanordnung mit dem Stellelement verbunden ist, oder elektrisch erfolgen. In letzterem Falle kann vorgesehen sein, dass die Rückstelleinrichtung eine Magnetspule und einen Hubmagneten umfasst, der mit dem Stellelement verbunden ist. Bei Aktivierung der Magnetspule wird auf den Hubmagneten eine Kraft ausgeübt und dieser verändert seine Position. Wegen der Verbindung zwischen dem Hubmagneten und dem Stellelement verändert auch das Stellelement seine Position. Vorzugsweise ist der Hubmagnet ein Dauermagnet, dieser kann aber auch als Elektromagnet ausgebildet sein. Die Rückstelleinrichtung kann eine selbsttätige und lösbare Arretierung für das Stellelement in der eingestellten Position aufweisen, sodass die Magnetspule der Rückstelleinrichtung zur Aufrechterhaltung der Position des Stellelementes nicht dauerhaft aktiviert sein muss, sondern nur dann aktiviert werden muss, wenn die Position des Stellelementes verändert werden soll.The setting of the position of the actuating element and thus the direction of advance can be done mechanically, for example via a toggle switch connected to the actuating element via a lever arrangement, or electrically. In the latter case it can be provided that the resetting device comprises a magnetic coil and a lifting magnet which is connected to the actuating element. When the solenoid is activated, a force is exerted on the lifting magnet and it changes its position. Because of the connection between the lifting magnet and the adjusting element, the adjusting element also changes its position. The lifting magnet is preferably a permanent magnet, but it can also be designed as an electromagnet. The resetting device can have an automatic and releasable lock for the actuating element in the set position, so that the magnetic coil of the resetting device does not have to be permanently activated to maintain the position of the actuating element, but only has to be activated when the position of the actuating element is to be changed.

Bevorzugt weist das Stellelement zwei topfförmige Aufnahmen auf, wobei die Aufnahmen beidseitig der Magnetspule angeordnet sind und in jeder Aufnahme ein Hubmagnet angeordnet ist. Ein solcher bistabiler Hubmagnet mit zwei Topfmagneten vereinigt eine kurze Bauweise mit einer sehr hohen Haltekraft, wodurch er für Anwendungen des erfindungsgemäßen Motors mit einer vertikalen Lastführung besonders geeignet ist.The adjusting element preferably has two cup-shaped receptacles, the receptacles being arranged on both sides of the magnetic coil and a lifting magnet being arranged in each receptacle. Such a bistable lifting magnet with two pot magnets combines a short design with a very high holding force, making it particularly suitable for applications of the motor according to the invention with vertical load guidance.

Wenn der erfindungsgemäße Motor als Linearmotor ausgestaltet ist, kann das Vorschubelement ringförmig sein, sodass es den anzutreibenden starren Körper umschließt. Entsprechend können mehrere Klemmelemente, welche gemeinsam eine Klemmung bei entsprechender Bewegung des Vorschubelementes bewirken, über den Umfang des starren Körpers verteilt angeordnet sein, sodass die Kraftübertragung auf den starren Körper über dessen Umfang gleichmäßig verteilt ist. In diesem Fall kann auch der Käfig ringförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Vorschubelement doppelkonusförmig, d.h. dass es als Ring ausgebildet ist, der den starren Körper umschließt, und zugleich zwei entgegengesetzt geneigte Klemmflächen aufweist, sodass der starre Körper in entgegengesetzte Richtungen abhängig von der Einstellung der Rückstelleinrichtung angetrieben werden kann.If the motor according to the invention is designed as a linear motor, the feed element can be ring-shaped so that it encloses the rigid body to be driven. Correspondingly, a plurality of clamping elements, which together cause a clamping with a corresponding movement of the feed element, can be arranged distributed over the circumference of the rigid body, so that the force is transmitted to the rigid body via the latter Circumference is evenly distributed. In this case, the cage can also be designed in the form of a ring. The feed element is preferably double-conical, ie it is designed as a ring that surrounds the rigid body and at the same time has two oppositely inclined clamping surfaces so that the rigid body can be driven in opposite directions depending on the setting of the return device.

Bei bestimmten Anwendungen weist die gewünschte Vorschubrichtung eine vertikale Komponente auf, sodass die Schwerkraft der Vorschubkraft entgegenwirkt oder einen zusätzlichen Vorschub bewirkt. In beiden Fällen kann die Vorschubgeschwindigkeit unerwünscht beeinflusst werden. Beispielsweise kann es beim Antreiben des starren Körpers entgegen der Schwerkraft (Schrägstellungen des starren Körpers mit zu 9 antiparalleler Komponente der Vorschubrichtung eingeschlossen) dazu kommen, dass die Schwerkraft den starren Körper stets wieder nach unten fallen lässt, sobald die Klemmung zwischen dem starren Körper und dem Vorschubelement aufgehoben wird. Andererseits kann es beim Antreiben des starren Körpers in Schwerkraftrichtung (Schrägstellungen des starren Körpers mit zu g paralleler Komponente der Vorschubrichtung eingeschlossen) dazu kommen, dass die Schwerkraft den starren Körper nach unten zieht, sobald die Klemmung zwischen dem starren Körper und dem Vorschubelement aufgehoben wird. Im ersten Fall ist die Vorschubgeschwindigkeit kleiner als gewünscht oder sogar Null und im zweiten Fall ist die Vorschubgeschwindigkeit größer als gewünscht. Um dies zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass eine phasenweise mit dem Schwingkörper zusammenwirkende Bremse vorhanden ist. Diese wird immer dann gelöst, wenn sich das Vorschubelement in Vorschubrichtung bewegt und zieht immer dann an, wenn sich das Vorschubelement unter Aufhebung der Klemmung zwischen der Klemmfläche des Vorschubelementes und dem starren Körper in der dazu entgegengesetzten Richtung bewegt.In certain applications, the desired feed direction has a vertical component, so that gravity counteracts the feed force or causes an additional feed. In both cases, the feed rate can be influenced undesirably. For example, when driving the rigid body against gravity (including inclinations of the rigid body with 9 anti-parallel components of the feed direction), gravity always lets the rigid body fall back down as soon as the clamping between the rigid body and the Feed element is canceled. On the other hand, when driving the rigid body in the direction of gravity (including inclinations of the rigid body with a component of the feed direction parallel to g), gravity pulls the rigid body down as soon as the clamping between the rigid body and the feed element is released. In the first case the feed rate is lower than desired or even zero and in the second case the feed rate is higher than desired. In order to prevent this, it can be provided that a brake which interacts with the oscillating body in phases is present. This is always released when the advancing element moves in the advancing direction and always attracts when the advancing element moves in the opposite direction, releasing the clamping between the clamping surface of the advancing element and the rigid body.

Bevorzugt weist der Motor eine Bremse in Form eines federgetriebenen oder elastisch verformbaren Klemmhebels auf. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sich der anzutreibende starre Körper durch eine Öffnung oder Ausnehmung in dem Klemmhebei erstreckt und der Klemmhebel durch eine Feder in eine Schrägstellung gedrückt wird, wobei die Feder den Klemmhebel entgegen der Vorschubrichtung drückt. In dieser Schrägstellung kommt es zu einer Klemmung zwischen dem Klemmhebel und dem starren Körper, sodass der starre Körper nicht entgegen der Vorschubrichtung bewegt werden kann. Wenn der starre Körper jedoch in Vorschubrichtung angetrieben wird, wird die Schrägstellung des Klemmhebels aufgrund der Reibung zwischen dem Klemmhebel und dem starren Körper entgegen der Rückstellkraft der Feder vermindert und die Klemmung dadurch aufgehoben oder zumindest soweit reduziert, dass der starre Körper in der Vorschubrichtung bewegt werden kann. Der Klemmhebel kann auch elastisch verformbar ausgebildet sein, so dass er aufgrund seiner Elastizität automatisch wieder in die klemmende Schrägstellung zurückkehrt. Ferner kann ein solcher Klemmhebel auch derart ausgebildet sein, dass ein Vorschubelement bei einer Bewegung in Vorschubrichtung gegen den Klemmhebel drückt und dadurch dessen Schrägstellung verringert, sodass die Klemmung zwischen dem Klemmhebel und dem starren Körper aufgehoben oder soweit vermindert wird, dass der starre Körper in Vorschubrichtung angetrieben werden kann. Sobald sich das Vorschubelement entgegen der Vorschubrichtung in seine Ausgangsstellung bewegt, nimmt die Schrägstellung des Klemmhebels wieder zu und damit einhergehend die Klemmung zwischen dem Klemmhebel und dem starren Körper.The motor preferably has a brake in the form of a spring-driven or elastically deformable clamping lever. For example, it can be provided that the rigid body to be driven extends through an opening or recess in the clamping lever and the clamping lever is pressed into an inclined position by a spring, the spring pressing the clamping lever against the feed direction. In this inclined position there is a clamping between the clamping lever and the rigid body, so that the rigid body cannot be moved against the direction of advance. If the rigid body is driven in the feed direction, however, the inclination of the clamping lever is reduced due to the friction between the clamping lever and the rigid body against the restoring force of the spring and the clamping is thereby canceled or at least reduced to such an extent that the rigid body is moved in the feed direction can. The clamping lever can also be designed to be elastically deformable, so that it automatically returns to the clamping inclined position due to its elasticity. Furthermore, such a clamping lever can also be designed in such a way that a feed element presses against the clamping lever when it moves in the feed direction and thereby reduces its inclination, so that the clamping between the clamping lever and the rigid body is canceled or reduced to such an extent that the rigid body is moved in the feed direction can be driven. As soon as the advancing element moves against the advancing direction into its starting position, the inclined position of the clamping lever increases again and, as a result, the clamping between the clamping lever and the rigid body.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung wird ein Linearmotor erfindungsgemäß dadurch verwirklicht, dass mehrere Schwingkörper vorhanden sind, an denen jeweils ein Vorschubelement angeordnet ist, wobei jedem Vorschubelement ein Käfig mit zumindest einem darin aufgenommenen Klemmelement zugeordnet ist, und wobei die Käfige mit jeweils einer Rückstelleinrichtung oder mit einer gemeinsamen Rückstelleinrichtung entgegen der Vorschubrichtung bewegbar sind. Bei dieser Ausgestaltung wird die Antriebskraft auf den starren Körper an mehreren axialen Positionen übertragen. Wenn die Schwingkörper durch eine Magnetspule in Schwingung versetzt werden, kann jeweils ein Schwingkörper an den beiden Stirnseiten der Magnetspule angeordnet sein. Es können auch mehrere nebeneinander angeordnete Magnetspulen vorhanden sein, wobei an den Stirnseiten jeder Magnetspule jeweils ein Schwingkörper angeordnet ist, sodass die Kraftübertragung auf den anzutreibenden starren Körper an mehr als zwei axialen Positionen erfolgt. Mit parallel angeordneten Schwingkörpern können wegen der Addition gleichgerichteter Kräfte größere Vorschubkräfte erreicht werden.In a particularly preferred embodiment, a linear motor is implemented according to the invention in that several oscillating bodies are present, on each of which a feed element is arranged common restoring device are movable against the feed direction. In this configuration, the driving force is transmitted to the rigid body at several axial positions. If the oscillating bodies are set into oscillation by a magnetic coil, a respective oscillating body can be arranged on the two end faces of the magnetic coil. There can also be several magnetic coils arranged next to one another, with an oscillating body being arranged on the end faces of each magnetic coil so that the force is transmitted to the rigid body to be driven at more than two axial positions. With vibrating bodies arranged in parallel, greater feed forces can be achieved because of the addition of forces in the same direction.

Vorzugsweise bewegen sich die Schwingkörper phasenversetzt, insbesondere um 180°, wobei sich ein oder mehrere Schwingkörper entgegen der Vorschubrichtung bewegen, während sich ein oder mehrere Schwingkörper in der Vorschubrichtung bewegen. Durch diese Taktung der Schwingkörper-Bewegung wird zu jeder Zeit ein Vorschub auf den anzutreibenden starren Körper von einem Teil der Vorschubelemente ausgeübt, sodass der starre Körper kontinuierlich in die Vorschubrichtung angetrieben wird. Eine solche phasenversetzte Bewegung der Schwingkörper kann mit Hilfe einer Magnetspule und einer magnetischen Kopplung zwischen der Magnetspule und den Schwingkörpern einfach realisiert werden. Natürlich können auch mehrere Magnetspulen und diesen zugeordnete Schwingkörper verwendet werden, wobei die magnetische Kopplung und die Ansteuerung der Magnetspulen entsprechend gewählt werden muss, um eine phasenversetzte Bewegung der Schwingkörper zu erreichen. Mit einer phasenversetzten Bewegung der Schwingkörper sind hohe Vorschubgeschwindigkeiten erreichbar und der starre Körper wird kontinuierlich angetrieben.The oscillating bodies preferably move out of phase, in particular by 180 °, with one or more oscillating bodies moving counter to the feed direction, while one or more oscillating bodies move in the feed direction. As a result of this clocking of the oscillating body movement, a feed is exerted on the rigid body to be driven by a part of the feed elements at all times, so that the rigid body is continuously driven in the feed direction. Such a phase-shifted movement of the oscillating bodies can easily be implemented with the aid of a magnetic coil and a magnetic coupling between the magnetic coil and the oscillating bodies will. Of course, several magnet coils and vibrating bodies assigned to them can also be used, the magnetic coupling and the control of the magnet coils having to be selected accordingly in order to achieve a phase-shifted movement of the vibrating bodies. With a phase-shifted movement of the oscillating body, high feed speeds can be achieved and the rigid body is continuously driven.

Bei dem erfindungsgemäßen Motor kann ferner vorgesehen sein, dass die Frequenz der Schwingkörper abhängig von der Stromaufnahme des Motors (100, 200, 300, 400) oder der Last durch eine Steuerelektronik eingestellt wird. Bei gleichbleibender Frequenz erhöht sich nämlich die Stromaufnahme, wenn die Last erhöht wird.With the motor according to the invention it can also be provided that the frequency of the oscillating body depends on the current consumption of the motor ( 100 , 200 , 300 , 400 ) or the load is set by control electronics. If the frequency remains the same, the current consumption increases when the load is increased.

FigurenlisteFigure list

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Linearmotors, 1 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of a linear motor according to the invention,
2 zeigt eine schematische Detail-Querschnittsansicht eines Vorschubelementes des Linearmotors gemäß 1, 2 shows a schematic detailed cross-sectional view of a feed element of the linear motor according to FIG 1 ,
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Linearmotors, 3 shows a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a linear motor according to the invention,
4 und 5 zeigen eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Linearmotors, 4th and 5 show a perspective view of a third embodiment of a linear motor according to the invention,
6 bis 9 zeigen Querschnittsansichten eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Linearmotors und 6th until 9 show cross-sectional views of a fourth embodiment of a linear motor according to the invention and
10 zeigt eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rotationsmotors. 10 shows a schematic diagram of a first embodiment of a rotary motor according to the invention.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELEEXEMPLARY EMBODIMENTS

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.In the following, preferred exemplary embodiments of the invention are described in more detail with reference to drawings. However, the invention is not restricted to these exemplary embodiments.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Linearmotors 100. Der Linearmotor weist ein Gehäuse 101 auf, durch den sich der anzutreibende starre Körper in Form einer Stange 102 mit kreisrundem Querschnitt erstreckt. In dem Gehäuse 101 sind eine Magnetspule 110, zwei Schwingkörper 120, ein Aufnahmeblock 130 und eine Rückstelleinrichtung 140 angeordnet. Die Schwingkörper sind als sich seitlich in dem Gehäuse 101 erstreckende Arme ausgebildet. Jeder Schwingkörper 120 weist einen Permanentmagneten 121 auf, der an einem Ende des jeweiligen Schwingkörpers 120 angeordnet ist und sich in die Magnetspule 110 hinein erstreckt, wodurch der Schwingkörper 120 und die Magnetspule 110 magnetisch miteinander gekoppelt sind, sobald ein Strom durch die Magnetspule 110 fließt. Das gegenüberliegende Ende jedes Schwingkörpers 120 ist an einem Aufnahmeblock 130 befestigt, der über einen Stützarm 131 und ein Dämpfungselement 132 an dem Gehäuse 101 gelagert ist. An jedem Schwingkörper 120 ist ferner ein Vorschubelement 122 angeordnet, welches in Form eines Doppelkonus ausgebildet ist und die Stange 102 ringförmig umgibt. Die Vorschubelemente 122 weisen daher jeweils eine der Stange 102 zugewandte Klemmfläche 1221 mit entgegengesetzten Neigungen auf. Zwischen der Klemmfläche 1221 sind kugelförmige Klemmelemente angeordnet, welche in einem Käfig 124 aufgenommen sind, der die Stange 102 ebenfalls ringförmig umschließt. In dem Gehäuse 101 ist ferner eine Rückstelleinrichtung 140 angeordnet, welche eine Magnetspule 141, ein Stellelement 142 sowie Blattfedern 143 aufweist. Die Blattfedern 143 sind jeweils mit dem Stellelement 142 und einem der Käfige 124 verbunden. Das Stellelement 142 ist innerhalb der Magnetspule 141 angeordnet und weist einen Hubmagneten 1421 auf. In dem Gehäuse 101 ist ferner eine Bremse in Form eines Klemmhebels 150 angeordnet, dessen eines Ende an dem Gehäuse 101 gelagert ist und dessen anderes Ende von einer Spiralfeder 151 nach unten gedrückt wird. Die Stange 102 erstreckt sich durch eine in dem Klemmhebel 150 ausgebildete Öffnung. 1 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of a linear motor according to the invention 100 . The linear motor has a housing 101 through which the rigid body to be driven is in the form of a rod 102 extends with a circular cross-section. In the case 101 are a solenoid 110 , two oscillating bodies 120 , a recording block 130 and a reset device 140 arranged. The vibrating bodies are located on the side of the housing 101 extending arms formed. Any vibrating body 120 has a permanent magnet 121 on, the one at one end of the respective oscillating body 120 is arranged and located in the solenoid 110 extends into it, whereby the vibrating body 120 and the solenoid 110 are magnetically coupled to each other as soon as a current flows through the solenoid 110 flows. The opposite end of each vibrating body 120 is on a recording block 130 attached via a support arm 131 and a damping element 132 on the housing 101 is stored. On every vibrating body 120 is also a feed element 122 arranged, which is designed in the form of a double cone and the rod 102 surrounds ring-shaped. The feed elements 122 therefore each have one of the rods 102 facing clamping surface 1221 with opposite tendencies. Between the clamping surface 1221 spherical clamping elements are arranged, which in a cage 124 are included, of the pole 102 also surrounds in a ring. In the case 101 is also a reset device 140 arranged which a solenoid 141 , an actuator 142 as well as leaf springs 143 having. The leaf springs 143 are each with the actuator 142 and one of the cages 124 tied together. The actuator 142 is inside the solenoid 141 arranged and has a lifting magnet 1421 on. In the case 101 is also a brake in the form of a clamping lever 150 arranged, one end of which on the housing 101 is mounted and the other end of a coil spring 151 is pressed down. The pole 102 extends through one in the clamping lever 150 formed opening.

Die Funktionsweise des Motors ist folgende: Durch die Position des Stellelementes 142 werden die Blattfedern 143 elastisch deformiert, wobei die obere Blattfeder 143 gestaucht und die untere Blattfeder 143 gestreckt wird, sodass der obere Käfig 124 nach oben in die Position gedrückt wird, wie sie in 1 dargestellt ist, wohingegen der untere Käfig 124 nach oben in die Position, wie sie in 1 dargestellt ist, gezogen wird. Die Magnetspule 110 wird von einem Wechselstrom durchflossen. Dabei erzeugt sie ein magnetisches Wechselfeld, welches die an den Schwingkörpern 120 angeordneten Permanentmagnete 121 abwechselnd anzieht und abstößt. Dadurch werden die Schwingkörper 120 in Schwingung versetzt. Damit die von der Magnetspule 110 erzeugte Schwingung nicht von einer Nachfederung der Schwingkörper 120 beeinflusst wird, sind die den Permanentmagneten 121 gegenüberliegenden Enden der Schwingkörper 120 an dem Aufnahmeblock 130 befestigt. Durch die Schwingung der Schwingkörper 120 werden die an ihnen angeordneten Vorschubelemente 122 periodisch auf- und abbewegt. Bei einer Abwärtsbewegung der Vorschubelemente 122 kommt es über die Klemmelemente 123 zu einer Klemmung zwischen den Klemmflächen 1221 der Vorschubelemente 122 und der Oberfläche der Stange 102 aufgrund der von der Stange 102 fort gerichteten Neigung der Klemmfläche 1221. Zusammen mit den Vorschubelementen 120 bewegen sich daher sowohl die Klemmelemente 123 und die Käfige 124, welche die Klemmelemente 123 aufnehmen, als auch die Stange 102 abwärts. Dabei wird die obere Blattfeder 143 noch weiter gestaucht und die untere Blattfeder 143 noch weiter gestreckt. Bei der sich daran anschließenden Aufwärtsbewegung der Vorschubelemente wird die Klemmung zwischen der Klemmfläche 1221, den Klemmelementen 123 und der Stange 102 aufgrund der Form der Klemmfläche 1221 aufgehoben, weil der Abstand zwischen der Klemmfläche 1221 und der Oberfläche der Stange 102 zunimmt. Zugleich bewegen sich die Käfige 124 zusammen mit den Klemmelementen 123 wegen der Rückstellkraft der Blattfedern 143 nach oben, um schließlich wieder die in 1 gezeigte Position einzunehmen. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch.The functioning of the motor is as follows: By the position of the control element 142 are the leaf springs 143 elastically deformed, with the upper leaf spring 143 compressed and the lower leaf spring 143 is stretched so that the top cage 124 is pushed up to the position shown in 1 is shown, whereas the lower cage 124 up to the position as it is in 1 is shown, is pulled. The solenoid 110 is traversed by an alternating current. In doing so, it generates an alternating magnetic field, which is generated by the vibrating bodies 120 arranged permanent magnets 121 alternately attracts and repels. This causes the vibrating body 120 vibrated. So that from the solenoid 110 The vibration generated is not caused by a spring deflection of the vibrating body 120 are influenced by the permanent magnets 121 opposite ends of the vibrating body 120 on the receiving block 130 attached. By the vibration of the vibrating body 120 are the feed elements arranged on them 122 periodically moved up and down. With a downward movement of the feed elements 122 it comes from the clamping elements 123 to a clamping between the clamping surfaces 1221 of the feed elements 122 and the surface of the rod 102 due to the off the shelf 102 away directed inclination of the clamping surface 1221 . Together with the feed elements 120 therefore move both the clamping elements 123 and the cages 124 , which the clamping elements 123 record as well as the rod 102 down. The upper leaf spring is thereby 143 compressed even further and the lower leaf spring 143 stretched even further. During the subsequent upward movement of the feed elements, the clamping between the clamping surface is established 1221 , the clamping elements 123 and the rod 102 due to the shape of the clamping surface 1221 canceled because of the distance between the clamping surface 1221 and the surface of the rod 102 increases. The cages move at the same time 124 together with the clamping elements 123 because of the restoring force of the leaf springs 143 upstairs to finally get back to the in 1 position shown. This process is repeated periodically.

Wenn die Position des Stellelementes 142 der Rückstelleinrichtung 140 so verändert wird, dass die obere Blattfeder 143 gestreckt wird und die untere Blattfeder 143 gestaucht wird, werden die Käfige 124 und Klemmelemente 123 bezüglich der Vorschubelemente 122 in eine Position bewegt, wie sie in 2 dargestellt ist. Unter diesen Umständen kommt es nur bei einer Aufwärtsbewegung der Vorschubelemente 122 zu einer Klemmung zwischen der Klemmfläche 1221 des jeweiligen Vorschubelementes 122, den Klemmelementen 123 und der Oberfläche der Stange 102, wohingegen es bei einer Abwärtsbewegung der Vorschubelemente 122 zu einer Aufhebung dieser Klemmung kommt. Während der Abwärtsbewegung der Vorschubelemente 122 wird der obere Käfig 124 durch die obere Blattfeder 143 nach unten gezogen, während der untere Käfig 124 durch die untere Blattfeder 143 nach unten gedrückt wird. Die Vorschubrichtung kann also einfach durch Verstellen der Position des Stellelementes 142 der Rückstelleinrichtung 140 umgestellt werden. Die Umstellung der Rückstelleinrichtung erfolgt durch Aktivierung der Magnetspule 141, deren Magnetfeld mit dem Magnetfeld des Hubmagneten 1421 wechselwirkt.When the position of the actuator 142 the reset device 140 is changed so that the upper leaf spring 143 is stretched and the lower leaf spring 143 is compressed, the cages are 124 and clamping elements 123 regarding the feed elements 122 moved to a position as in 2 is shown. Under these circumstances it only occurs with an upward movement of the feed elements 122 to a clamping between the clamping surface 1221 of the respective feed element 122 , the clamping elements 123 and the surface of the rod 102 , whereas there is a downward movement of the feed elements 122 this clamping is lifted. During the downward movement of the feed elements 122 becomes the top cage 124 by the upper leaf spring 143 pulled down while the lower cage 124 by the lower leaf spring 143 is pressed down. The direction of advance can therefore be adjusted simply by adjusting the position of the adjusting element 142 the reset device 140 be changed. The reset device is changed over by activating the solenoid 141 whose magnetic field matches the magnetic field of the lifting magnet 1421 interacts.

Wenn die Vorschubrichtung der Stange 102 abwärts gerichtet ist, ist der Abstand zwischen dem oberen Schwingkörper 120 und dem Klemmhebel 150 so eingestellt, dass der obere Schwingkörper 120 bei jeder Aufwärtsbewegung gegen den Klemmhebel 150 drückt und dabei die Klemmung zwischen dem Klemmhebel 150 und der Stange 102 löst, sodass die Klemmung bei jeder Abwärtsbewegung des oberen Schwingkörpers 120 allmählich wieder hergestellt wird und die Stange 102 Stück für Stück abgesenkt wird.When the advancing direction of the rod 102 is directed downwards, is the distance between the upper vibrating body 120 and the clamping lever 150 adjusted so that the upper vibrating body 120 with every upward movement against the clamping lever 150 presses and thereby the clamping between the clamping lever 150 and the rod 102 loosens so that the clamp is released with every downward movement of the upper oscillating body 120 is gradually restored and the rod 102 Is lowered bit by bit.

Wenn die Vorschubrichtung aufwärtsgerichtet ist, wird der Abstand zwischen dem oberen Schwingkörper 120 und dem Klemmhebel 150 so eingestellt, dass der obere Schwingkörper 120 mit dem Klemmhebel 150 nicht in Berührung kommt. Bei einer Vorschubbewegung der Stange 102 durch die Vorschubelemente 122 wird die Klemmung zwischen dem Klemmhebel 150 und der Stange 102 aufgrund der Reibung zwischen beiden verringert oder aufgehoben, sodass die Stange 102 Stück für Stück nach oben bewegt werden kann.When the advancing direction is upward, the distance between the upper vibrating body becomes 120 and the clamping lever 150 adjusted so that the upper vibrating body 120 with the clamping lever 150 does not come into contact. When the rod moves forward 102 through the feed elements 122 becomes the clamping between the clamping lever 150 and the rod 102 due to the friction between the two decreased or canceled, so the rod 102 Can be moved up bit by bit.

Demnach kann die Aktivierung und Deaktivierung der Bremse dadurch erfolgen, dass die vertikale Position der Magnetspule 110, der Schwingkörper 120, des Aufnahmeblocks 130 und der Rückstelleinrichtung 140 gemeinsam innerhalb des Gehäuses 101 verändert wird.Accordingly, the activation and deactivation of the brake can be done by adjusting the vertical position of the solenoid 110 , the oscillating body 120 , the recording block 130 and the reset device 140 common within the housing 101 is changed.

3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Linearmotors 200, bei der einige Komponenten, welche sich nicht von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden, der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Ausgestaltung der Rückstelleinrichtung 240. Im Übrigen weist der Linearmotor ebenfalls über eine magnetische Kopplung angetriebene Schwingkörper 220 mit doppelkonusförmigen Vorschubelementen 222, welche eine anzutreibende Stange 202 umgeben, auf. Für die Übertragung des Vorschubes auf die Stange 202 sind wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel Klemmelemente 223 vorgesehen, die in Käfigen 224 aufgenommen sind. Die Käfige sind ringförmig und umschließen die Stange 202. Die Doppelkonusform der Vorschubelemente 222 ermöglicht das Antreiben der Stange 202 in beide Richtungen. Bei der in 2 gezeigten Position der Klemmelemente 223 ist die Vorschubrichtung nach unten gerichtet (wie durch einen Pfeil angedeutet ist). Die Rückstelleinrichtung 240 umfasst eine Magnetspule 241 und ein Stellelement 242 mit einem Hubmagneten 2421. Das Stellelement 242 weist mehrere sich parallel erstreckende Arme 2422 auf. Die Vorschubelemente 222 sind jeweils zwischen zwei dieser Arme 2422 angeordnet. Beidseitig jedes Vorschubelementes 222 ist auf der Stange 202 jeweils eine Spiralfeder 243 angeordnet, deren Durchmesser so gewählt ist, dass sie einen Druck auf die die Klemmelemente 223 aufnehmenden Käfige 224 ausüben können. Je nach Position des Stellelementes 242 werden die Käfige 224 nach oben gedrückt, weil die unter ihnen befindlichen Spiralfedern 243 gestaucht werden, oder die Käfig2 224 werden nach unten gedrückt, weil die über ihnen befindlichen Spiralfedern 243 gestaucht werden. Die erstgenannte Situation ist in 3 gezeigt und die Vorschubrichtung ist folglich nach unten gerichtet und in der zweitgenannten Situation (nicht gezeigt) ist die Vorschubrichtung nach oben gerichtet. Die Position des Stellelementes 242 kann mit Hilfe der Magnetspule 241 verändert werden, weil mit dieser die Position des Hubmagneten 2421 verändert werden kann und dementsprechend kann die Vorschubrichtung über die Magnetspule 241 umgestellt werden. 3 shows a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a linear motor according to the invention 200 , in which some components, which do not differ from the first embodiment, are not shown for the sake of simplicity. The second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in the design of the resetting device 240 . The linear motor also has oscillating bodies driven via a magnetic coupling 220 with double-conical feed elements 222 which is a driven rod 202 surrounded, on. For transferring the feed to the rod 202 are clamping elements as in the first embodiment 223 provided in cages 224 are included. The cages are ring-shaped and enclose the rod 202 . The double cone shape of the feed elements 222 enables the rod to be driven 202 in both directions. At the in 2 shown position of the clamping elements 223 the feed direction is directed downwards (as indicated by an arrow). The reset device 240 includes a solenoid 241 and an actuator 242 with a lifting magnet 2421 . The actuator 242 has several parallel extending arms 2422 on. The feed elements 222 are between two of these arms 2422 arranged. On both sides of each feed element 222 is on the line 202 one coil spring each 243 arranged, the diameter of which is chosen so that it exerts a pressure on the clamping elements 223 receiving cages 224 can exercise. Depending on the position of the control element 242 become the cages 224 pushed up because the coil springs under them 243 are compressed, or the cages2 224 are pressed down because of the coil springs above them 243 be compressed. The former situation is in 3 and the feed direction is consequently directed downwards and in the second-mentioned situation (not shown) the feed direction is directed upwards. The position of the actuator 242 can with the help of the solenoid 241 be changed because with this the position of the solenoid 2421 can be changed and accordingly can control the feed direction via the solenoid 241 be changed.

Sowohl bei dem ersten Ausführungsbeispiel als auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann eine Arretierung vorgesehen sein, welche das Stellelement 142, 242 in der gewählten Position arretiert, jedoch bei dem Einwirken einer entsprechenden Kraft aufgrund der Aktivierung der Magnetspule 141, 241 wieder gelöst wird, sodass die Magnetspule 141, 142 der Rückstelleinrichtung 140, 240 nicht während des gesamten Motorbetriebs aktiviert sein muss.Both in the first exemplary embodiment and in the second exemplary embodiment, a lock can be provided which the actuating element 142 , 242 locked in the selected position, but when a corresponding force is applied due to the activation of the magnetic coil 141 , 241 is released again so that the solenoid 141 , 142 the reset device 140 , 240 does not have to be activated during the entire engine operation.

4 und 5 zeigen eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Linearmotors 300, bei welchem die Umstellung der Vorschubrichtung nicht mit einer Magnetspule und einem Hubmagneten erfolgt, sondern mit einem Kippschalter 341. Der Motor weist eine Magnetspule 310, zwei Schwingkörper 320, einen Aufnahmeblock 330 und eine Rückstelleinrichtung 340 auf. Die Magnetspule 310 und der Aufnahmeblock 330 sind an einem Montagerahmen 360 angeordnet. Über die Schwingkörper 320 wird eine Stange 302 mit kreisrundem Querschnitt angetrieben. Die Vorschubelemente (nicht gezeigt) sind doppelkonusförmig ausgebildet und umschließen die Stange 302 ringförmig. Die Stange 302 ist ferner durch Käfige 324 geführt, welche die Stange 302 ebenfalls ringförmig umschließen und in denen Klemmelemente (nicht gezeigt) aufgenommen sind. Die Schwingkörper 320 sind an einem Ende mit der Magnetspule 310 durch jeweils einen Permanentmagneten 321 magnetisch gekoppelt und erstrecken sich seitlich von dieser weg. Das andere Ende der Schwingkörper 320 ist an dem Aufnahmeblock 330 befestigt. Die Rückstelleinrichtung 340 weist ein Stellelement 342 auf, an deren Ober- und Unterseite jeweils eine Blattfeder 343 angeordnet ist. Jeweils ein Ende der Blattfedern 343 ist an dem Stellelement 342 befestigt. Die obere Blattfeder 343 wird gestaucht, während die untere Blattfeder 343 gestreckt wird, sodass die Einstellung der Rückstelleinrichtung derjenigen entspricht, die in 1 gezeigt ist. Die Vorschubrichtung ist in dieser Einstellung parallel zu der Erdbeschleunigung und also nach unten gerichtet. Die Umstellung der Rückstelleinrichtung 340 erfolgt aber anders als bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nicht über eine Magnetspule 141 und einen Hubmagneten 1421, sondern über einen an dem montagerahmen 360 drehbar gelagerten Kippschalter 341, der über eine Hebelanordnung 3421 mit dem Stellelement 342 verbunden ist. Bei einer Umschaltung des Kippschalters 341 wird die Position des Stellelementes 342 derart verändert, dass anschließend die untere Blattfeder 343 gestaucht wird, während die obere Blattfeder 343 gestreckt wird. Dies ist in 5 gezeigt. Weil die Vorschubelemente als Doppelkonus ausgebildet sind, wird durch diese Umstellung der Rückstelleinrichtung 340 die Vorschubrichtung des Motors verändert, wie es in Zusammenhang mit 1 bereits beschrieben worden ist. 4th and 5 show a perspective view of a third embodiment of a linear motor according to the invention 300 , in which the feed direction is not changed with a solenoid and a lifting magnet, but with a toggle switch 341 . The motor has a solenoid 310 , two oscillating bodies 320 , a recording block 330 and a reset device 340 on. The solenoid 310 and the recording block 330 are on a mounting frame 360 arranged. About the vibrating body 320 becomes a pole 302 driven with a circular cross-section. The feed elements (not shown) are designed in the shape of a double cone and enclose the rod 302 ring-shaped. The pole 302 is also by cages 324 led which the rod 302 also enclose a ring and in which clamping elements (not shown) are added. The vibrating body 320 are at one end with the solenoid 310 by one permanent magnet each 321 magnetically coupled and extend laterally away from this. The other end of the vibrating body 320 is on the receiving block 330 attached. The reset device 340 has an actuator 342 on, on the top and bottom each have a leaf spring 343 is arranged. One end of each leaf spring 343 is on the actuator 342 attached. The upper leaf spring 343 is compressed while the lower leaf spring 343 is stretched so that the setting of the reset device corresponds to that in 1 is shown. In this setting, the feed direction is parallel to the acceleration due to gravity and is therefore directed downwards. The conversion of the reset device 340 but takes place differently than with the in 1 The embodiment shown does not have a magnetic coil 141 and a lifting magnet 1421 , but via a toggle switch rotatably mounted on the mounting frame 360 341 that has a lever arrangement 3421 with the actuator 342 connected is. When switching the toggle switch 341 becomes the position of the control element 342 changed so that then the lower leaf spring 343 is compressed while the upper leaf spring 343 is stretched. This is in 5 shown. Because the feed elements are designed as a double cone, this changeover of the reset device 340 the direction of advance of the motor changed as it is related to 1 has already been described.

Bei dieser Umstellung wird aber nicht nur die Position des Stellelementes 342 verändert, sondern auch die vertikale Position des Montagerahmens 360 und folglich auch die vertikale Position der Magnetspule 310, der Schwingkörper 320 und des Aufnahmeblocks 330. Bei der Einstellung der Rückstelleinrichtung 340, wie es in 4 gezeigt ist, kommt es immer zu einer Aufhebung der Klemmung zwischen einem oberhalb des Montagerahmens 360 ortsfest angeordneten, elastisch verformbaren Klemmhebel 350 und der sich durch diesen hindurch erstreckenden Stange 302, wenn sich der obere Schwingkörper 320 nach oben bewegt. Wenn sich der obere Schwingkörper 320 dagegen nach unten bewegt, wird die Klemmung allmählich wieder hergestellt. Dadurch wird der starre Körper 302 kontrolliert abgesenkt. Nach dem jedoch der Montagerahmen 360 nach einer Betätigung des Kippschalters 341 nach unten versetzt worden ist, wie es in 5 gezeigt ist, nimmt der Klemmhebel 350 aufgrund seiner Elastizität unabhängig von der Bewegung des oberen Schwingkörpers 320 eine Schrägstellung ein, was zu einer Klemmung zwischen der Stange 302 und dem Klemmhebel 350 führt. Wegen dieser andauernden Klemmung kann die Stange 302 nicht nach unten bewegt werden, weder durch ihr Eigengewicht noch durch das Gewicht einer an ihr angeordneten Last. Dagegen kann die Stange 302 durch die an den Schwingkörpern 320 angeordneten Vorschubelemente nach oben, d.h. in die Vorschubrichtung, bewegt werden, weil dabei die Schrägstellung des Klemmhebels 350 aufgrund der Reibung zwischen dem Klemmhebel 350 und dem starren Körper 302 und folglich die Klemmkraft vermindert wird.With this change, however, not only the position of the control element is affected 342 changed, but also the vertical position of the mounting frame 360 and consequently also the vertical position of the solenoid 310 , the oscillating body 320 and the mounting block 330 . When setting the reset device 340 as it is in 4th is shown, there is always a release of the clamping between one above the mounting frame 360 stationarily arranged, elastically deformable clamping lever 350 and the rod extending therethrough 302 when the upper vibrating body 320 moved up. When the upper vibrating body 320 on the other hand, if it is moved downwards, the clamping is gradually restored. This makes the body rigid 302 lowered in a controlled manner. After that, however, the mounting frame 360 after pressing the toggle switch 341 has been moved down as it is in 5 is shown, the clamping lever takes 350 independent of the movement of the upper oscillating body due to its elasticity 320 inclined position, resulting in a jamming between the rod 302 and the clamping lever 350 leads. Because of this constant clamping, the rod 302 are not moved downwards, neither by their own weight nor by the weight of a load placed on them. The pole can counter this 302 due to the on the vibrating bodies 320 arranged feed elements are moved upwards, ie in the feed direction, because the inclined position of the clamping lever 350 due to the friction between the clamping lever 350 and the rigid body 302 and consequently the clamping force is reduced.

6 bis 9 zeigen eine Querschnittsansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Linearmotors 400, der von dem ersten Ausführungsbeispiel insofern verschieden ist, dass die Schwingkörper 420, die die Klemmelemente 423 aufnehmenden Käfige 424 und die Rückstelleinrichtung 440 anders ausgestaltet sind. Bezüglich des Aufbaus und der Funktion der übrigen Komponenten wird auf die 1 und 2 verwiesen. Die Rückstelleinrichtung weist auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Magnetspule 441 auf. In der Magnetspule ist ein Eisenkern 4411 angeordnet. Die Rückstelleinrichtung weist ein Stellelement 442 auf, an dem beidseitig jeweils eine topfförmige Aufnahme 4422 angeordnet ist, wobei sich das Stellelement 442 durch die Magnetspule 441 hindurch erstreckt, so dass die beiden Aufnahmen 4422 an zwei Seiten der Magnetspule 441 angeordnet sind. In den Aufnahmen 4422 sind jeweils ein oder mehrere Hubmagneten 4421 angeordnet, durch welche das Stellelement 442 mit Hilfe der Magnetspule 441 in zwei verschiedene Positionen gebracht werden kann. An den Aufnahmen 4422 ist jeweils eine Blattfeder 443 angeordnet, welche sich von den Aufnahmen 4422 bis zu den Käfigen 424 und darüber hinaus erstrecken, wobei die Blattfedern 423 jeweils in eine in der Oberfläche eines der Käfige 424 ausgebildete Nut (die Darstellung ist nicht so zu verstehen, dass die Stange 402 Unterbrechungen aufweist) und mit ihrem Ende jeweils in eine in jedem Schwingkörper ausgebildete Nut 425 eingreifen. 6th until 9 show a cross-sectional view of a fourth embodiment of a linear motor according to the invention 400 , which is different from the first embodiment in that the vibrating body 420 who have made the clamping elements 423 receiving cages 424 and the reset device 440 are designed differently. Regarding the structure and function of the other components, refer to the 1 and 2 referenced. The resetting device also has a magnetic coil in this exemplary embodiment 441 on. There is an iron core in the solenoid 4411 arranged. The resetting device has an actuating element 442 on which a cup-shaped receptacle on both sides 4422 is arranged, wherein the adjusting element 442 through the solenoid 441 extends therethrough so that the two recordings 4422 on two sides of the solenoid 441 are arranged. In the recordings 4422 are each one or more lifting magnets 4421 arranged through which the adjusting element 442 with the help of the solenoid 441 can be brought into two different positions. To the Recordings 4422 is a leaf spring 443 arranged which differ from the recordings 4422 up to the cages 424 and extend beyond it, the leaf springs 423 each in one in the surface of one of the cages 424 formed groove (the illustration is not to be understood to mean that the rod 402 Has interruptions) and with its end in each case in a groove formed in each oscillating body 425 intervention.

In der Einstellung der Rückstelleinrichtung, wie sie in Figure 6 gezeigt ist, d.h. wenn die Blattfedern 443 die Käfige 424 nach oben drücken, wird die Stange 402 bei einer Schwingung der Schwingkörper nach unten bewegt, wobei der Klemmhebel 450 nicht nur ein sanftes Absenken ermöglicht, sondern auch die Rückstellung der von den Käfigen 424 aufgenommenen Klemmelemente 423 vereinfacht, da sich ein Teil der an der Stange 402 angeordneten Last auf dem Klemmhebel 450 abträgt. Bei der in 6 gezeigten Einstellung kommt es zu keiner Berührung der Nuten 425 mit den Enden der Federn 443.In the setting of the reset device, as shown in Figure 6th is shown, ie when the leaf springs 443 the cages 424 Push up, the rod will 402 in the event of a vibration, the vibrating body moves downward, the clamping lever 450 not only allows a gentle lowering, but also the return of the cages 424 recorded clamping elements 423 simplified as part of the rod 402 arranged load on the clamping lever 450 erodes. At the in 6th The setting shown, there is no contact with the grooves 425 with the ends of the feathers 443 .

Jedoch kommt das Ende der Blattfedern 423 bei dem Umschalten des Stellelementes 442 an einer Begrenzung der Nuten 425 zur Anlage, wie es in 7 dargestellt ist, wodurch sich eine Hebelwirkung auf die Käfige 424 beim Umschalten ergibt. Deswegen ist das in den 6 bis 9 gezeigte, vierte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Motors besonders dazu geeignet, das Umschalten der Vorschubrichtung der Stange 402 unter Last vorzunehmen. Denn bei der sich aus der Anziehungs- bzw. Abstoßungskraft zwischen der Magnetspule 441 und den Hubmagneten 4421 ergebenden Bewegung des Stellelementes wird das Stellelement stark beschleunigt, sodass über die von den Blattfedern 443 ausgeübte Hebelwirkung (Länge des Hebels: Abstand zwischen dem Ende der Blattfedern und deren Kontaktpunkt mit den Käfigen) die Position der Käfige ruckartig verändert wird, d.h. auf die Käfige wird durch das Stellelement über die Blattfedern 443 ein Schlag ausgeübt. Dadurch werden die Klemmelemente 423 aus ihrer Klemmung herausgehebelt.However, the end of the leaf springs comes 423 when switching over the control element 442 at a limitation of the grooves 425 to the system, as it is in 7th is shown creating a leverage effect on the cages 424 when switching results. That's why it's in the 6th until 9 The fourth embodiment of the motor according to the invention shown is particularly suitable for switching the direction of advance of the rod 402 under load. Because when it comes to the force of attraction or repulsion between the magnet coil 441 and the lifting magnet 4421 Resulting movement of the adjusting element, the adjusting element is greatly accelerated, so that by the leaf springs 443 exerted leverage (length of the lever: distance between the end of the leaf springs and their contact point with the cages) the position of the cages is changed abruptly, ie on the cages is changed by the adjusting element via the leaf springs 443 struck a blow. This will make the clamping elements 423 levered out of their clamps.

In 8 ist der Linearmotor gemäß 6 nach Umschaltung dargestellt, wobei die Blattfedern 443 die Käfige 424 nunmehr nach unten drücken. Dementsprechend ist der Vorschub aufwärtsgerichtet.In 8th is the linear motor according to 6th shown after switching, with the leaf springs 443 the cages 424 now press down. Accordingly, the feed is directed upwards.

In 9 ist gezeigt, wie es bei einer erneuten Umschaltung von dem in 8 gezeigten Zustand in den Zustand, wie er in 6 gezeigt ist, erneut zu einer Hebelwirkung kommt, indem die Enden der Blattfedern 443 an einer Begrenzung der Nuten 425 zur Anlage kommen und sich daran während der Aufwärtsbewegung des Stellelementes 442 aufgrund des von der Magnetspule 441 erzeugten Magnetfeldes abstützen.In 9 shows how it happens when switching from the in 8th state shown in the state as it is in 6th Leveraging is shown again by pulling the ends of the leaf springs 443 at a limitation of the grooves 425 come to the plant and to it during the upward movement of the adjusting element 442 due to the from the solenoid 441 generated magnetic field.

Das Stelleelement 442 des vierten Ausführungsbeispiels in Form eines bistabilen Hubmagneten mit zwei Topfmagneten vereinigt eine kurze Bauweise mit einer sehr hohen Selbsthaltekraft und ist darum für eine Anwendung mit vertikaler Lastführung besonders geeignet.The control element 442 The fourth embodiment in the form of a bistable lifting magnet with two pot magnets combines a short design with a very high self-holding force and is therefore particularly suitable for an application with vertical load guidance.

10 zeigt eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rotationsmotors 500, welche veranschaulichen soll, dass mit dem erfindungsgemäßen Motorkonzepts ein starrer Körper 502 nicht nur zu einer translatorischen Bewegung, sondern auch zu einer Rotationsbewegung angetrieben werden kann. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen befindet sich ein Klemmelement 523 sowohl in Kontakt mit dem anzutreibenden starren Körper 502 als auch mit der Klemmfläche 5221 eines Vorschubelementes 522, das an einem Schwingkörper 520 angeordnet ist. Die Klemmfläche 5221 weist zwei Abschnitte entgegengesetzter Neigung auf, wobei sich beide Abschnitte an einem Scheitelpunkt berühren, der von der Oberfläche des starren Körpers 402 den größten Abstand hat. Dementsprechend kann der starre Körper 502 in beide Drehrichtungen angetrieben werden. Das Klemmelement 523 ist in einem Käfig 524 aufgenommen, der zwischen zwei Spiralfedern 543 einer Rückstelleinrichtung angeordnet ist. Die Arme 5422 eines Stellelementes der Rückstelleinrichtung bilden die Gegenlager für die Spiralfedern 543. Je nach Einstellung der Rückstelleinrichtung wird entweder, wie es in 4 gezeigt ist, die sich links von dem Käfig befindende Spiralfeder 543 oder die sich rechts von dem Käfig 524 befindende Spiralfeder 543 gestaucht. Bei der gezeigten Einstellung der Rückstelleinrichtung wird der Käfig 524 in eine Richtung gedrückt, die dem Uhrzeigersinn entspricht, weswegen der starre Körper 502 bei einer Schwingung des Schwingkörper 520 (angedeutet durch einen Doppelpfeil) entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird. Wird die Rückstelleinrichtung verstellt, sodass die Spiralfeder 543 rechts von dem Käfig 524 gestaucht wird, wird der Käfig 524 in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Uhrzeigersinn gedrückt und das Klemmelement 523 kommt an dem anderen geneigten Abschnitt der Klemmfläche 5221 zur Anlage. Dann wird der starre Körper 502 bei einer Schwingung des Schwingkörpers 520 im Uhrzeigersinn angetrieben. 10 shows a schematic diagram of a first embodiment of a rotary motor according to the invention 500 , which is intended to illustrate that with the engine concept according to the invention, a rigid body 502 can be driven not only to a translational movement, but also to a rotational movement. As in the previously described exemplary embodiments, there is a clamping element 523 both in contact with the rigid body to be driven 502 as well as with the clamping surface 5221 of a feed element 522 that is attached to a vibrating body 520 is arranged. The clamping surface 5221 has two sections of opposite inclination, both sections touching at an apex that is from the surface of the rigid body 402 has the greatest distance. Accordingly, the rigid body 502 be driven in both directions of rotation. The clamping element 523 is in a cage 524 recorded between two spiral springs 543 a reset device is arranged. The poor 5422 of an adjusting element of the resetting device form the counter bearings for the spiral springs 543 . Depending on the setting of the reset device, either, as shown in 4th shown is the spiral spring located to the left of the cage 543 or the one to the right of the cage 524 located spiral spring 543 compressed. With the setting of the reset device shown, the cage 524 pressed in a clockwise direction, which is why the rigid body 502 when the vibrating body vibrates 520 (indicated by a double arrow) is driven counterclockwise. If the return device is adjusted so that the spiral spring 543 to the right of the cage 524 is compressed, the cage becomes 524 pressed in a counterclockwise direction and the clamping element 523 comes on the other inclined portion of the clamping surface 5221 to the system. Then the rigid body becomes 502 when the vibrating body vibrates 520 driven clockwise.

Natürlich können um den Umfang des starren Körpers 502 mehrere Schwingkörper 520 verteilt angeordnet sein und in jedem Käfig 524 können mehrere Klemmelemente 523 aufgenommen sein.Of course you can around the circumference of the rigid body 502 several oscillating bodies 520 be arranged distributed and in each cage 524 can use several clamping elements 523 be included.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der Einzelmerkmale des Ausführungsbeispiels mit ein.Although the present invention has been described in detail on the basis of exemplary embodiments, it is obvious to a person skilled in the art that the invention is not limited to these exemplary embodiments, but rather that modifications are possible in such a way that individual features can be omitted or other types of combinations of features can be implemented without departing from the scope of protection of the appended claims. In particular, the present disclosure includes all combinations of the individual features of the exemplary embodiment.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 3902084 A [0003]US 3902084 A [0003]
US 4874979 A [0003]US 4874979 A [0003]
US 2014/0111033 A1 [0005]US 2014/0111033 A1 [0005]

Claims

Motor (100, 200, 300, 400, 500) zum Antreiben eines starren Körpers, umfassend zumindest einen Schwingkörper (120, 220, 320, 420, 520), zumindest ein an dem Schwingkörper (120, 220, 320, 420, 520) angeordnetes Vorschubelement (122, 222, 322, 522) mit einer geneigten Klemmfläche (1221, 5221) und zumindest ein der Klemmfläche (1221, 5221) zugewandtes Klemmelement (123, 223, 423, 523), dadurch gekennzeichnet, dass ein das Klemmelement (123, 223, 423, 523) aufnehmender Käfig (124, 224, 324, 424, 524) und eine Rückstelleinrichtung (140, 240, 340, 440) vorhanden sind, wobei der Käfig (124, 224, 324, 424, 524) mit der Rückstelleinrichtung (140, 240, 340, 440) entgegen der Vorschubrichtung bewegbar ist.Motor (100, 200, 300, 400, 500) for driving a rigid body, comprising at least one oscillating body (120, 220, 320, 420, 520), at least one on the oscillating body (120, 220, 320, 420, 520) arranged feed element (122, 222, 322, 522) with an inclined clamping surface (1221, 5221) and at least one clamping element (123, 223, 423, 523) facing the clamping surface (1221, 5221), characterized in that a clamping element ( 123, 223, 423, 523) receiving cage (124, 224, 324, 424, 524) and a reset device (140, 240, 340, 440) are present, the cage (124, 224, 324, 424, 524) with the resetting device (140, 240, 340, 440) can be moved counter to the feed direction.

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetspule (110, 310) vorhanden ist, die den Schwingkörper (120, 220, 320, 420, 520) über eine magnetische Kopplung in Schwingung versetzt, oder die Schwingkörper (120, 220, 320, 420, 520) als Piezoelemente ausgebildet sind.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to Claim 1 , characterized in that a magnetic coil (110, 310) is present which sets the oscillating body (120, 220, 320, 420, 520) in oscillation via a magnetic coupling, or the oscillating body (120, 220, 320, 420, 520 ) are designed as piezo elements.

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfläche (1221, 5221) des Vorschubelementes (122, 222, 322, 422) zwei Abschnitte entgegengesetzter Neigungen aufweist.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the clamping surface (1221, 5221) of the feed element (122, 222, 322, 422) has two sections of opposite inclinations.

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (123, 223, 423, 523) eine Kugel, eine Walze oder ein verkantendes Element ist.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping element (123, 223, 423, 523) is a ball, a roller or a canting element.

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (140, 240, 340, 440) ein Stellelement (142, 242, 342, 442) und eine mit dem Käfig (124, 224, 324, 424, 524) verbundene Feder (143, 243, 343, 443, 543), insbesondere Blatt- oder Spiralfeder, aufweist.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to one of the preceding claims, characterized in that the resetting device (140, 240, 340, 440) has an adjusting element (142, 242, 342, 442) and one with the cage ( 124, 224, 324, 424, 524) connected spring (143, 243, 343, 443, 543), in particular leaf or spiral spring.

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (140, 240, 340, 440) eine Magnetspule (141, 241, 441) und zumindest einen Hubmagneten (1421, 2421, 4421) umfasst, der mit dem Stellelement (142, 242, 342, 442) verbunden ist, oder dass die die Rückstelleinrichtung (140, 240, 340) einen Kippschalter umfasst, der über eine Hebelanordnung mit dem Stellelement (142, 242, 342) verbunden ist.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to Claim 5 , characterized in that the resetting device (140, 240, 340, 440) comprises a magnetic coil (141, 241, 441) and at least one lifting magnet (1421, 2421, 4421) which is connected to the actuating element (142, 242, 342, 442 ) is connected, or that the resetting device (140, 240, 340) comprises a toggle switch which is connected to the actuating element (142, 242, 342) via a lever arrangement.

Motor (100,200,300,400, 500) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement ((142, 242, 342, 442) zwei topfförmige Aufnahmen (4422) aufweist, wobei die Aufnahmen (4422) beidseitig der Magnetspule (141, 241, 441) angeordnet sind und in jeder Aufnahme (4422) ein Hubmagnet (1421, 2421, 4421) ist.Motor (100,200,300,400, 500) according to Claim 6 , characterized in that the adjusting element ((142, 242, 342, 442) has two cup-shaped receptacles (4422), the receptacles (4422) being arranged on both sides of the magnetic coil (141, 241, 441) and in each receptacle (4422) a solenoid (1421, 2421, 4421) is.

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschubelement (122, 222, 322, 422) ringförmig, vorzugsweise doppelkonusförmig, ausgebildet ist.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to one of the preceding claims, characterized in that the feed element (122, 222, 322, 422) is annular, preferably double-conical.

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine phasenweise mit dem Schwingkörper (120, 220, 320, 420, 520) zusammenwirkende Bremse vorhanden ist.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to one of the preceding claims, characterized in that there is a brake which interacts with the oscillating body (120, 220, 320, 420, 520) in phases.

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse in Form eines federgetriebenen oder elastisch verformbaren Klemmhebels (150, 350) vorhanden ist.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to one of the preceding claims, characterized in that there is a brake in the form of a spring-driven or elastically deformable clamping lever (150, 350).

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schwingkörper (120, 220, 320, 420, 520) vorhanden sind, an denen jeweils ein Vorschubelement (122, 222, 322, 422) angeordnet ist, wobei jedem Vorschubelement (122, 222, 322, 422) ein Käfig (124, 224, 324, 424, 524) mit zumindest einem darin aufgenommenen Klemmelement (123, 223, 423, 523) zugeordnet ist, und wobei die Käfige (124, 224, 324, 424, 524) mit jeweils einer Rückstelleinrichtung (140, 240, 340, 440) oder mit einer gemeinsamen Rückstelleinrichtung (140, 240, 340, 440) entgegen der Vorschubrichtung bewegbar sind.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to one of the preceding claims, characterized in that several oscillating bodies (120, 220, 320, 420, 520) are present, on each of which a feed element (122, 222, 322, 422), each feed element (122, 222, 322, 422) being assigned a cage (124, 224, 324, 424, 524) with at least one clamping element (123, 223, 423, 523) received therein, and wherein the cages (124, 224, 324, 424, 524) can each be moved counter to the feed direction with a reset device (140, 240, 340, 440) or with a common reset device (140, 240, 340, 440).

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schwingkörper (120, 220, 320, 420, 520) phasenversetzt bewegen, insbesondere um 180°, wobei sich ein oder mehrere Schwingkörper (120, 220, 320, 420, 520) im Leerlauf entgegen der Vorschubrichtung bewegen, während sich ein oder mehrere Schwingkörper (120, 220, 320, 420, 520) in der Vorschubrichtung bewegen.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to Claim 10 , characterized in that the oscillating bodies (120, 220, 320, 420, 520) move out of phase, in particular by 180 °, with one or more oscillating bodies (120, 220, 320, 420, 520) moving in idle against the direction of advance while one or more oscillating bodies (120, 220, 320, 420, 520) move in the feed direction.

Motor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Schwingkörper (120, 220, 320, 420, 520) abhängig von der Stromaufnahme des Motors (100, 200, 300, 400, 500) oder der Last durch eine Steuerelektronik eingestellt wird.Motor (100, 200, 300, 400, 500) according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the oscillating bodies (120, 220, 320, 420, 520) depends on the current consumption of the motor (100, 200, 300, 400, 500) or the load is set by control electronics.