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Die
Erfindung betrifft ein Linearmotorsystem mit einem Grundprofil und
einem linear zum Grundprofil bewegbaren Motorschlitten, wobei das
Grundprofil mit Führungsschienen und einem Sekundärteil einer
Antriebseinheit und der Motorschlitten mit Schlittenführungen
und einem Primärteil der Antriebseinheit ausgestattet ist.
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Linearmotorsysteme
sind elektrische Direktantriebe, deren Läufer sich nicht
drehen sondern translatorisch bewegen, wobei die mechanische Kraftkupplung
zwischen Motor und Arbeitsmaschine direkt erfolgt und Getriebe,
Differentiale, Antriebs- und Gelenkwellen zur Gänze entfallen.
Trotz vieler Vorteile gegenüber rotierenden Elektromotoren
blieb der Einsatz des Linearmotors bisher auf wenige industrielle
Anwendungsfelder beschränkt, was sich auf den relativ hohen
Preis der Systeme zurückführen lässt.
Der Preisunterschied zu konventionellen rotierenden Elektromotoren
resultiert daraus, dass der Ständer oder Läufer
des Linearmotors meist integraler Bestandteil eines zu bewegenden
Anlagenteils ist und somit lineare Antriebe großteils Sonderanfertigungen
sind.
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In
diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der
EP 1 927 770 A2 ein Linearmotorsystem
bekannt geworden, das einen auf einer Führungsschiene verfahrbaren
Motorschlitten aufweist, der im Wesentlichen U-förmig ausgebildet
ist und einen Querträgerabschnitt sowie zwei seitliche
Schenkelabschnitte umfasst, wobei diese Abschnitte des Motorschlittens
die Führungsschiene teilweise umschließen. Am
Querträgerabschnitt des verfahrbaren Motorschlittens ist
ein Primärteil (Spulenteil) einer Antriebseinheit befestigt,
die mit einer Sekundäreinheit (Permanentmagnete) an der
Führungsschiene zusammenwirkt. Eine zwischen der Führungsschiene und
dem Motorschlitten angeordnete, spielfreie Lagerung weist vier Lagerelemente
und vier an der Führungsschiene ausgebildete Lagerflächen
zur Abstützung und Führung der Lagerelemente auf,
wobei auch Mittel zu deren spielfreien Einstellung vorgesehen sind.
Als Führungsschiene wird ein im Querschnitt sehr aufwändiges
Profil verwendet, welches im Wesentlichen ebenfalls U-förmig
ist, wobei die seitlichen Flansche am freien Ende nach innen weisende
Fortsätze aufweisen und einen Raum zur Aufnahme des Primärteils
der Antriebseinheit bilden. Derart komplexe Querschnitte nur im
Stranggussverfahren, bevorzugt aus Aluminium, herstellbar. Außen am
Profil sind Laufflächen für den Motorschlitten
ausgebildet, wobei die im Stranggussverfahren hergestellten Profile
einer aufwändigen Nachbearbeitung (Hartbeschichtung bzw.
Belegung mit Stahlblechen) unterzogen werden müssen.
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Obwohl
derartige bekannte Linearmotorsysteme hervorragende Werte bei der
erreichbaren Grundgenauigkeit zeigen, die selbst bei standardisierten
Systemen bei 1 μm bis 5 μm liegt, ist für
viele Anwendungsfälle eine derart hohe Präzision
nicht unbedingt nötig, wobei man allerdings trotzdem die übrigen
Vorteile der Direktantriebstechnik nutzen möchte. Diese
Vorteile sind insbesondere Verschleißfreiheit und höchste
Dynamik.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, Linearmotorsysteme der
bekannten Art derart weiterzubilden, dass ein einfacher, modularer
Aufbau gewährleistet ist, wobei die Systeme auch auf einfache
Weise montierbar und für unterschiedliche Einsatzgebiete
adaptierbar sein sollen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die Führungsschienen und der Sekundärteil
auf gegenüberliegenden Seiten eines Basisbereiches des
Grundprofils angeordnet sind, wobei die Führungsschienen
mit Schrauben an einer Seite des Basisbereiches des Grundprofils
befestigt sind, welche Schrauben an der gegenüberliegenden Seite
des Basisbereiches für die Befestigung des Sekundärteils
der Antriebseinheit dienen.
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Gemäß einer
einfachen Ausführungsvariante der Erfindung können
die Magnetplatten des Sekundärteils auch nur durch Kleben
am Basisbereich des Grundprofils befestigt sein.
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Erfindungsgemäß kann
dabei ein besonders einfach herzustellendes Grundprofil verwendet
werden, welches einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt
mit beidseitig vom Basisbereich fortragenden Flanschbereichen aufweist
und vorzugsweise aus verformten Stahlblech gefertigt wird. Die wesentlichen
Vorteile liegen somit darin, dass ein billig und einfach herzustellendes
Grundprofil verwendet wird, das eine hohe Festigkeit und Verwindungssteifigkeit
aufweist und keiner Nachbearbeitung bedarf. Die Schrauben zur Befestigung
der Führungsschiene auf einer Seite des Grundprofils werden
gleichzeitig für die Befestigung des Sekundärteils
der Antriebseinheit verwendet. Aufgrund dieses Aufbaus kann man
mit erheblicher Zeitersparnis im Zuge der Montage rechnen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Schrauben zur gleichzeitigen Befestigung
der Führungsschienen und des Sekundärteils in
Sacklochbohrungen der Führungsschienen befestigt sind,
da dies die Unempfindlichkeit gegenüber äußeren
Einflüssen steigert und eine Ansammlung von störenden Fremdpartikeln
in bisher verwendeten durchgehenden Bohrungen verhindert.
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Erfindungsgemäß weist
der Motorschlitten eine den Primärteil der Antriebseinheit
aufnehmende Motorplatte auf, die über Seitenteile mit einer
Schlittenplatte verbunden ist, an welcher die Schlittenführungen
befestigt sind, wobei die Motor platte, die Seitenteile und die Schlittenplatte
eine in Umfangsrichtung geschlossene Einheit bilden, die vom Grundprofil
durchsetzt wird. Der Motorschlitten ist dadurch vor äußeren
Einflüssen, wie Verschmutzung, bestens geschützt.
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Die
wesentlichsten Vorteile des erfindungsgemäßen
Linearmotorsystems sind:
- • Die Herstellung
des Grundprofils basiert auf einem Stahlblechen. Das bedeutet das
Grundprofil ist durch zwei Biegevorgänge sehr einfach herzustellen.
- • Die Befestigung der Permanentmagnete bzw. der Trägerplatte
mit den darauf befestigten Magneten erfolgt mit der selben Verschraubung
mit der die Führungsschienen befestigt sind. Dadurch kann
ein Bearbeitungsschritt bei der Herstellung eingespart werden.
- • Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus, werden im Montageprozess
ebenfalls die Zeiten optimiert und minimiert.
- • Die Einfachheit der Konstruktion dieser Neuentwicklung
erlaub auch eine vielfältige Typenvariation, da die Stahlblechelemente
der Grundprofile nur entsprechend gebogen werden müssen.
- • Verschiedene Leistungs- und Baugrößen
können auf einfache Weise hergestellt werden.
- • Es kann sehr kurzfristig auf spezielle Kundenwünsche
reagiert werden, ohne sehr hohe Lagerkosten zu generieren, da die
Hauptbauteile sehr rasch und einfach herzustellen sind.
- • Es besteht eine hohe Robustheit gegen Einflüsse
aus der Umgebung.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung eines herkömmlichen Linearmotorsystems;
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2 ein
erfindungsgemäßes Linearmotorsystem in einer dreidimensionalen
Darstellung;
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3 eine
Schnittdarstellung des Linearmotorsystems gemäß Linie
III-III in 5;
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4 eine
Schnittdarstellung des Linearmotorsystems gemäß Linie
IV-IV in 5; sowie
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5 einen
Längsschnitt des Linearmotorsystems gemäß Linie
V-V in 2.
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Das
in 1 dargestellte Linearmotorsystem gemäß Stand
der Technik weist ein Grundprofil 1 und einen linear zum
Grundprofil beweglichen Motorschlitten 2 auf, wobei das
Grundprofil 1 mit Führungsschienen 3 und
einem zwischen den Führungsschienen 3 angeordneten
Sekundärteil 4 ausgestattet ist. Im Motorschlitten 2 ist
der Primärteil 5 der Antriebseinheit angeordnet
sowie die an den Führungsschienen 3 gleitenden
Schlittenführungen 6. Der Motorschlitten 2 und
das Grundprofil 1 bestehen aus Aluminium.
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Das
in den 2 bis 5 dargestellten erfindungsgemäße
Linearmotorsystem zeigt einen äußerst kompakten
Aufbau. Wie insbesondere in den 3 und 4 erkennbar,
sind hier die Führungsschienen 3 und der Sekundärteil 4 der
Antriebseinheit auf gegenüberliegenden Seiten eines Basisbereiches 7 des
Grundprofils 1 angeordnet. Das Grundprofil 1 kann
dabei herstellungstechnisch einfach aus einem Stahlblech geformt
werden wobei ein im Wesentlichen U-förmiger Querschnitt
mit beidseitig vom Basisbereich 7 fortragenden Flanschbereichen 8 hergestellt
wird.
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Für
die Befestigung der Führungsschienen 3 und des
Sekundärteils 4 der Antriebseinheit wird der selbe
Satz Schrauben 9 verwendet, wobei die Schrauben 9 zur
gleichzeitigen Befestigung der Führungsschienen 3 und
des Sekundärteils 4 in Sacklochbohrungen 10 der
Führungsschienen 3 befestigt sind.
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An
zumindest einem der Flanschbereiche 8 ist ein Maßband 17 angeordnet,
das mit einer Messkopfeinheit 16 am Motorschlitten 2 zusammenwirkt.
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In
den beiden Endbereich des Grundprofils 1 ist jeweils ein
Endanschlag 20 mit einem elastischen Pufferelement 21 angeordnet,
der am Basisbereich 7 (siehe 4 oder 5)
oder an den Flanschbereichen 8 (nicht dargestellt) des
Grundprofils 1 befestigt ist.
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Der
Motorschlitten 2 des Linearmotorsystems besteht im Wesentlichen
aus einer den Primärteil 5 aufnehmenden Motorplatte,
die über Seitenteile 12 mit einer Schlittenplatte 13 verbunden
ist, an welcher die Schlittenführungen 6 befestigt
sind.
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Der
Sekundärteil 4 der Antriebseinheit weist eine
Vielzahl streifenförmiger Magnetplatten 14 auf, die
auf einer Trägerplatte 15 angeordnet, beispielsweise
durch Kleben befestigt sind, wobei die Trägerplatte 15 unter
Zwischenlage des Basisbereichs 7 des Grundprofils 1 mit
den Führungsschienen 3 verschraubt ist (siehe 4).
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Der
Motorschlitten 2 des Linearmotorsystems besteht im Wesentlichen
aus einer den Primärteil 5 aufnehmenden Motorplatte 11,
die über Seitenteile 12 mit einer Schlittenplatte 13 verbunden
ist, an welcher die Schlittenführungen 6 befestigt
sind. Es entsteht dadurch eine nach außen abgeschlossene, kompakte
Einheit, die vom Grundprofil 1 durchsetzt wird.
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In
einem der Seitenteile 12 des Motorschlittens 2 kann
eine Messkopfeinheit 16 integriert sein, welche mit dem
Maßband 17 zusammenwirkt, das am Flanschbereiche 8 des
Grundprofils 1 befestigt ist (siehe 2). Das Gehäuse
der Messkopfeinheit 16 kann dabei bevorzugt als tragender
Seitenteil 12 des Motorschlittens 2 ausgebildet
sein.
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Weiters
sind in 2 auch die elektrischen Anschlussbuchsen 18, 19 für
die Messkopfeinheit 16 und den Primärteil 5 der
Antriebseinheit angedeutet.
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Bei
der dargestellten Ausführungsvariante ist der Motorschlitten 2 der
bewegliche Teil. Es sei jedoch angemerkt, dass auch eine Invertierung
des Bewegungskonzepts möglich ist und somit Anwendungen
denkbar sind, bei welchen das Grundprofil 1 der bewegliche
Teil des erfindungsgemäßen Linearmotorsystems
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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