EP2308157A1 - Lineardirektantrieb, antriebseinrichtung und stelleinrichtung - Google Patents
Lineardirektantrieb, antriebseinrichtung und stelleinrichtungInfo
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- EP2308157A1 EP2308157A1 EP08773425A EP08773425A EP2308157A1 EP 2308157 A1 EP2308157 A1 EP 2308157A1 EP 08773425 A EP08773425 A EP 08773425A EP 08773425 A EP08773425 A EP 08773425A EP 2308157 A1 EP2308157 A1 EP 2308157A1
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- linear direct
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
- H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
- G01D5/485—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means using magnetostrictive devices
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Definitions
- the invention relates to a linear direct drive with a stator and a rotor, of which at least one can be acted upon by electrical energy to initiate a translational movement on a coupling element, and with a displacement measuring device for determining a position of the rotor, and a drive device with such a linear direct drive and a Adjusting device which is equipped with such a drive device.
- Linear direct drives are used to generate translational movements that can be initiated by a coupling element on an object to be moved. They are widely used, in particular in the field of automation technology.
- electrically controllable linear direct drives such as linear motors or linear stepper motors are used for certain actuating tasks, which can cause a translational movement of the coupling element when exposed to electrical energy.
- linear direct drives have at least two mutually relatively movable drive elements, depending on the structure of the linear direct drive as a stator and runners are designated and of which at least one can be acted upon by electrical energy.
- DE 102 44 261 B4 discloses a coil system which is particularly suitable for an electrically operable linear direct drive.
- a housing coil arrangement of a plurality of coaxially successively arranged individual coils is provided.
- the housing is designed as a return part and has a cylindrical sleeve-shaped form.
- a longitudinal slot is provided, which serves to receive a circuit board for controlling the individual coils.
- displacement measuring devices are provided which allow the determination of the relative position of the rotor relative to the stator. Such a position determination can be carried out either with an incremental measuring system or with an absolute value measuring system.
- DE 197 48 647 C2 discloses an electromagnetic drive system with integrated path signal generation for this purpose.
- the drive system is constructed as a linear motor and comprises a plurality of discretely controllable electric coils and a permanent magnet arrangement arranged displaceably therein.
- the determination of a position of the permanent magnet arrangement within the coils takes place on the basis of the processing of electrical voltage curves for the individual coils. This requires a high expenditure on equipment, which prevents cost-effective production of such a drive system.
- WO 93/15378 shows a sensor which uses an interaction between a rod of magnetostrictive material, which is cyclically acted upon by an electrical signal, and a longitudinally displaceably arranged permanent magnet, which represents the position to be determined, for determining the position. Due to the interaction called the Wiedemann effect, when the electrical signal is fed into the rod of magnetostrictive material, a local torsional deformation of the magnet is caused by the magnetic field of the permanent magnet arranged adjacent to the rod
- Rod This deformation propagates as a body ultrasound wave through the rod and can be detected by a suitable sensor. Since the duration of the body ultrasound wave in the rod, starting from the point of origin, which coincides with the position of the permanent magnet, is proportional to the distance between the sensor and the permanent magnet, a precise absolute path length can thus be determined.
- the object of the invention is to provide a linear direct drive, a drive device and a
- a which are set up for a cost-effective and precise path measurement.
- the displacement measuring device is designed as a linear displacement sensor with a magnetostrictive measuring element and an associated sensor.
- the invention makes use of the surprising finding that it is possible with a suitable design of the stator and the rotor, the associated electrical control for the linear direct drive and the evaluation device for the Wegmessein- direction, despite the electromagnetic fields occurring during operation of the linear direct drive a stable and precise path measurement by means of the magnetostrictive Measuring principle using the magnetostrictive measuring element and the associated sensor. In this case, it may also be necessary in individual cases to provide shielding measures for the electromagnetic fields caused by the linear direct drive or a physical separation of linear direct drive and path measuring device. Thus, the cost of integrating the displacement measuring device in view of the high quality of the resulting measurement result is very favorable.
- the stator and / or the rotor have an electrical coil device.
- the coil device which can also be referred to as excitation coil arrangement, generates a controllable in its direction and flux density magnetic field when exposed to electrical energy. With this magnetic field, the rotor can be acted upon with a force by which the desired translational movement for the coupling element can be effected.
- stator and / or the rotor with a permanent magnet arrangement allows a simple and compact construction of the linear direct drive. This applies in particular when the rotor of the linear direct drive is equipped with permanent magnets, since thus no electrical contacts are required for the provision of magnetic forces on the rotor.
- the magnetostrictive measuring element is extended along a path of movement of the rotor.
- a movement of the translational adjustment of the rotor is to be regarded relative to the stator, in particular by the mechanical structure of rotor and
- the magnetostrictive measuring element extends at least substantially parallel, in particular in at least partial overlapping, to the movement path.
- the magnetostrictive measuring element has a length which corresponds at least almost to the length of the movement path.
- the length of the magnetostrictive measuring element is chosen to be greater than the length of the movement path, in order to enable a precise determination of the position of the rotor relative to the stator over the entire movement path. In addition, this facilitates the attachment of the magnetostrictive measuring element, in particular on the stator.
- the magnetostrictive measuring element is arranged in a movement space provided for the relative movement of the rotor relative to the stator.
- the movement space is defined as a volume of space bounded at least substantially by the stator, in which the runner is arranged to be linearly movable and can be moved. Due to the arrangement of the magnetostrictive measuring element in the movement space, a compact design of the linear motor is made possible, as this results in a double use of the movement space.
- This dual use includes the translational motion of the rotor relative to the stator and the magnetostrictive sensing element.
- the magnetostrictive measuring element protrudes into a section of the movement space which faces away from an end region of the rotor connected to the coupling element, in particular designed as an actuating rod.
- the magnetostrictive measuring element is arranged away from a movement space provided for the re-movement of the rotor relative to the stator.
- a runner with conventional Structure can be used, which does not have to be adapted to the magnetostrictive measuring element.
- the permanent magnets are designed as ring magnets. Ring magnets have a more favorable relationship between dead weight and induced magnetic flux compared to solid magnets and thus enable a weight-optimized design, in particular of the rotor, of the linear direct drive.
- the recesses provided in the ring magnets have an advantageous dual function. On the one hand, they serve to reduce the weight of the ring magnets and improve a relationship between dead weight and induced magnetic flux compared with solid permanent magnets.
- the volume of space provided thereby is at least partially utilized by the magnetostrictive measuring element that is arranged to be movable relative to the rotor, so that it does not have to be provided elsewhere in the linear direct drive.
- a preferably sleeve-shaped internal return device is arranged, provided that the ring magnets are radially magnetized.
- the purpose of the internal feedback device is to transmit the magnetic field between a discharge from the ring magnet and an entrance into the ring magnet as low as possible radially, in order to maximize the magnetic field present radially on the outside of the ring magnet, which is the same as that of the coil device generated magnetic forces interacts.
- Radially magnetized ring magnets are preferably made of segments distributed over the circumference (2, 3 or more), which are preferably diametrically magnetized because of the simpler production and thereby cause a quasi-radial field profile. It is advantageous if adjacent ring magnets arranged on the rotor, in particular, are provided with a common internal return device.
- the internal feedback device serves as mechanical stabilization for the ring magnets and shields the measuring system from the fields of the rotor.
- the internal feedback device can also be formed in one piece with the coupling device. This allows a simpler design for the linear drive.
- the magnetostrictive measuring element is at least partially immersed in a recess in the rotor, preferably in the recess of the ring magnet, particularly preferably in a recess of the sleeve-shaped internal feedback device.
- the magnetostrictive measuring element is fixed to the stator, so that a translational movement of the rotor relative to the stator also takes place as a relative movement with respect to the magnetostrictive measuring element.
- the overlap between the magnetostrictive measuring element and the rotor along the path of travel, which is necessary on the basis of the underlying measuring principle, is advantageously ensured by immersing the magnetostrictive measuring element in the rotor, since this results in a combined use of the movement space in the stator.
- the rotor can be used, in particular, as an elongated rod with externally mounted permanent magnets or as an arrangement. tion of ring magnet, in particular be formed with a sleeve-shaped inner back-closing device.
- the rod may be provided with a longitudinal bore, in which the magnetostrictive Mes- immersed element.
- the magnetostrictive measuring element in the, preferably cylindrical, recesses of the ring magnets.
- the magnetostrictive measuring element in the recess of the sleeve-shaped internal feedback device is ensured by their properties with respect to the direction of the magnetic fields provided by the ring magnets at least a partial magnetic field shield for the magnetostrictive measuring element, whereby the Weglenar more precise and with low Evaluation effort can be made. This applies in particular when the magnetostrictive measuring element is arranged coaxially in the recess of the internal feedback device.
- the cross-section of the measuring element and / or the drive as a whole in a plane perpendicular to its main extension direction can be circular, oval or polygonal.
- permanent magnets assigned to the stator and / or the rotor may also have a substantially axial magnetization.
- the permanent magnets which are designed in particular as ring magnets, are preferably arranged in the linear direct drive such that their center axes are aligned at least substantially parallel to the direction of the translatory movement to be produced.
- adjacently arranged per- Manentmagnete provided with oppositely directed magnetizations.
- no internal iron yoke may be present.
- the magnetic field lines are deflected radially outward. Pole between the permanent magnets can still concentrate this magnetic flux. As a result, a maximum interaction with the magnetic fields of the oppositely arranged, electrically energizable coil devices can be achieved.
- a radially magnetized actuating magnet assigned to the rotor is provided for acting on the magnetostrictive measuring element.
- the actuation magnet is designed for an advantageous interaction with the magnetostrictive measuring element and thus enables precise path measurement, since the at least substantially radial magnetization of the actuation magnet ensures a maximum effect of the magnetic field acting on the magnetostrictive measuring element from the actuation magnet ,
- the actuating magnet is arranged at least substantially coaxially to the ring magnet of the rotor and away from the inner yoke element.
- the magnetic field generated by the actuating magnet should act with maximum efficiency on the magnetostrictive measuring element, so that a shielding of this magnetic field by the
- the actuating magnet is preferably arranged adjacent to an end-side end region of the inner yoke element and has a minimum air gap with respect to the magnetostrictive measuring element.
- an axially magnetized permanent magnet in particular a ring magnet, associated with the rotor can also be provided for acting on the magnetostrictive measuring element.
- the rotor associated permanent magnet which is provided for the interaction with the stator for applying the actuating forces, thereby gets a double function, since the magnetic field provided by it also serves to interact with the magnetostrictive measuring element.
- the magnetic field of the ring magnet of the rotor arranged at the smallest distance from the coupling element is evaluated in order to generate the body ultrasonic wave in the magnetostrictive measuring element, while in fact all the magnets generate such sound waves.
- the sound waves of several magnets can also be used for evaluation.
- the magnetostrictive measuring element arranged in the radial direction outside of ring magnets of the rotor, preferably in the radial direction outside of coil elements of the stator, in particular on an inner surface of a provided for receiving coil elements, sleeve-shaped outer remind- closing device is.
- an assembly of the magnetostrictive measuring element can be simplified, since this can preferably already be accommodated in a corresponding recess before the coil arrangements are mounted in the outer return element.
- the measuring element can thereby be advantageously accommodated on the inner surface of the outer return device and is thereby stabilized.
- the separate actuating magnet is annular and is arranged adjacent to a rotor associated with the ring magnet. This allows a particularly simple design and attachment of the actuating magnet to the drive element.
- the actuation magnet is designed as a ring magnet, which is preferably arranged on the internal return device, and thus has a particularly favorable ratio between its own weight and the induced magnetic flux.
- rotation of the rotor about its central axis for the position-measuring device is irrelevant, so that a rotation of the rotor during operation can be allowed and during assembly no directed to the rotational position of the rotor requirements must be met.
- the linear displacement sensor has a control device which is provided for introducing an electrical signal into the magnetostrictive measuring element and which is coupled to the measuring transducer for the purpose of detecting time-dependent vibration amplitudes in the magnetostrictive measuring element.
- this control device necessary for the interaction between magnetostrictive measuring element and actuating magnet electrical signal is fed into the measuring element.
- the control device makes it possible to evaluate the electrical signals provided by the sensor, which are caused by the body ultrasound waves in the magnetostrictive measuring element, and thus the position determination of the rotor relative to the stator.
- the control device is set up for determining a maximum oscillation amplitude within a predefinable time interval after initiation of the electrical signal. Due to the electrical control of the coil means for causing the translational movement of the rotor and the magnetic fields of the ring magnets serving as drive elements are generated by the sensor detectable body ultrasonic waves in the magnetostrictive measuring element, since in principle each magnetic field perpendicular to the measuring system generates a torsion wave. For example, when two actuation magnets at a certain distance of the rotor can be coded accordingly and also an error masking be made. Two signals are then detected, which must be the same distance as the magnets, otherwise they are error signals. If the distance is chosen differently than, for example, the coil pitch and the magnet pitch of the rotor, then these disturbances can be filtered out. This means that certain runners can be recognized by, for example, selecting a special clearance for a special version.
- a determination of a maximum and / or minimum signal amplitude preferably takes place in the control device, since it can be assumed that the actuating magnet provided for determining the position has caused the maximum or minimum signal amplitude in the amplitude band arriving in the predetermined time interval, which can be used in particular for error suppression.
- the control device is equipped with a memory device which allows a storage of calibration values to achieve a particularly accurate measurement result.
- control device By arranging the control device on an end region facing away from the coupling element, preferably on a common printed circuit with a drive for the at least one drive element, an easy-to-handle electrical contacting of the control device can be achieved be guaranteed.
- the control device is electrically coupled to the control for the linear direct drive, so that a position control for the rotor based on a setpoint Istwertm between control and s control device can be made. It is particularly advantageous if the control and the control device are formed on a common printed circuit, in particular on an at least partially flexible printed circuit board.
- a drive device which has a, preferably cylindrical, housing in which a linear direct drive according to the invention is arranged.
- the housing of the drive device can be designed in a dual function as an external yoke i5 for the linear direct drive.
- the housing is designed such that it can be installed according to a further aspect of the invention in a set up for receiving a pneumatic piston cylinder housing an adjusting device. This makes it possible to create a modular
- FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a linear direct drive with integrated path measuring device
- FIG. 2 shows a detail enlargement of a region of the linear drive according to FIG. 1
- FIG. 3 shows a rotor for the linear direct drive according to FIGS. 1 and 2
- FIGS. 1 and 2 show a measuring rod with coupled processing device for the linear direct drive according to FIGS. 1 and 2,
- FIG. 5 is a sectional view of a second embodiment of a linear direct drive with integrated path measuring device
- FIGS. 5 shows an enlarged detail of a region of the linear direct drive according to FIGS. 5, and
- FIG. 7 is an end view of a housing tube for the linear direct drive according to FIGS. 5 and 6.
- the linear motor 10 shown in FIG. 1 comprises a stator 12 and a rotor 14 received in a movable manner in a recess (15) of the stator 12 serving as a movement space, which rotor is shown in more detail in FIG.
- a path measuring device 16 is provided, which is designed as an absolute value measuring system and which is shown in more detail in FIG.
- the stator 12 comprises a cylindrical housing tube 18, which serves both as an outer shell for the linear motor 10 and as a shield and magnetic yoke for arranged inside the housing tube 18 ring magnets 34 of the rotor, provided that these ring magnets 34 are radially magnetized.
- the housing tube 18 is preferably made ferromagnetic thick-walled, otherwise significant power losses are to be expected, which is at axial magnetized ring magnet is not the case.
- a shield against interference from magnetic fields of the motor and a favorable magnetic return path is achieved, which also applies to axially magnetized ring magnets, for which the housing tube 18 can also be made ferromagnetic in a thin-walled manner for this purpose.
- the housing tube 18 can also be made non-ferromagnetic.
- the stator 12 has coils 20, which form an exciting coil arrangement and are each wound from painted copper wire in a known manner. Not shown winding ends of the coils 20 are electrically connected to a nearly over the entire length of the housing tube 18 extending, not shown, flexible printed circuit board.
- the flexible circuit board allows individual energization of the coils 20 and is disposed between the inner surface of the housing tube 18 and the outer surfaces of the coils 20.
- annular end plug 22 is provided, which has a smaller inner diameter than the housing tube 18 and serves as a stop for an annular circumferential compression spring 24 which provides an axial biasing force on the coils 20 exercises.
- a second end plug 26 is arranged, which also has a smaller inner diameter than the housing tube 18 and which serves as an abutment for an annular support member 28 which at the free end face of the coil 20th is applied and this is supported against the pressure exerted by the compression spring 24 pressing force. Both end plugs 22, 26 are welded to the housing tube 18.
- the inner surfaces of the coils 20 define a cylindrical cavity in which a sliding sleeve 30, which extends almost over the entire length of the linear motor 10, is made of a thin-walled plastic material or a non-shielding material, such as stainless steel. This serves to bridge gaps and gaps between the coils 20 and the pressure spring 24 or the support element 28 arranged on the housing tube 18 at the end and thus provides a cylindrical inner surface for the rotor 14.
- the sliding sleeve 30 ensures as uniformly as possible friction conditions over the entire length of the linear motor 10 for the stirrer under static friction or during movement under sliding friction.
- a sliding sleeve 30 can also be dispensed with in individual cases if, for example, a potting compound is used - If the sliding sleeve 30 takes over.
- the rotor 14 shown in greater detail in FIG. 3 is made up of a plurality of assemblies, which are arranged concentrically with one another.
- a first assembly comprises a cylindrical, made of ferromagnetic material return tube 32 and thereon cohesively applied, magnetized in the radial direction ring magnets 34, which consist of partial ring segments, not shown, and are glued to the return tube 32, for example.
- the return tube 32 is pushed onto a hollow cylindrical inner tube 36 and is each frontally on a front bushing 38 and on a rear sliding bush 40 at.
- the front sliding bushing 38 is designed as an annular metal body and carries a sliding ring 42 in a circumferential groove.
- the sliding ring 42 is made of a plastic material and, in interaction with the surface of the sliding sleeve 30, has a low coefficient of friction.
- the screwed onto an end portion of the inner tube 36 rear bushing 40 is also designed as a rotationally symmetrical metal body and also carries in a circumferential groove made of a plastic slide ring 42nd
- annular gene 5 gene face the rear bushing 40 abuts the free end face of the adjacent ring magnet 34 and thus secures its axial positioning on the return tube 32.
- the sliding bushing 40 At one end facing away from the ring magnet 34, the sliding bushing 40 a hollow cylindrical extension 44 lo on.
- This extension 44 carries on an outer periphery serving as an actuating magnet ring magnet 46 which is magnetized in the radial direction and which is secured with a locking ring 48 against axial movement.
- a sleeve-shaped bearing ring 52 of plastic material is arranged, which serves as a slide bearing against a measuring rod 54 arranged concentrically in the housing tube 18 and made of a magnetostrictive material.
- the measuring rod 54 shown in more detail in FIG. 4 is fixedly attached to the rear end plug 26 of the linear motor 10 via a retaining web 56.
- the cylindrical measuring rod 54 extends to the right beyond the housing tube 18 and is coupled in the protruding region 5 to a torsion sensor 58 serving as a sensor, which is set up to detect torsional vibrations in the measuring rod 54.
- the torsion sensor 58 is housed together with a control board 60 in a housing 62 which in turn is surrounded by a protective cap 63 o.
- the protective cap also serves as protection against environmental influences for an end region of the flexible printed circuit board provided for the supply of the coils 20 and attached thereto. brought ends of unillustrated electrical lines that are out of the cap 63 in a supply cable, not shown.
- a bearing bush 65 is glued, which serves for a support and low-friction sliding bearing of the measuring rod 54 on the cylindrical inner surface of the inner tube 36.
- the linear motor 10 can initiate an immediate linear movement on the inner tube 36 in the same way as a pneumatic cylinder or a hydraulic cylinder.
- the coils 20 are subjected to electrical energy and there is an interaction between the magnetic fields caused thereby in the coils 20 and the magnetic fields of the permanent magnets designed as ring magnets 34. By the resulting from the interaction of the magnetic fields
- the measuring rod 54 is cyclically subjected to an electrical signal, in particular a square-wave signal, by a control circuit provided on the control circuit board 60.
- This signal passes through the measuring rod 54 and is at one of the control board 60 facing away from the end of the measuring rod 54th returned to the control board 60 via an electrical conductor, not shown.
- the electrical signal fed into the measuring rod 54 causes a locally variable magnetic field which runs with the signal.
- a torsional vibration in the measuring rod 54 is caused at the location of the actuating magnet 46, which propagates as a body ultrasonic wave in the measuring rod 54 and which can be determined by the torsion sensor 58. Knowing the time difference lo between the time of sending the electrical signal into the measuring rod 54 and the time of arrival of the body ultrasonic wave at the torsion sensor 58, the absolute position of the actuating magnet 46 along the measuring rod 54 and thus the position of the rotor 14 relative to the Sta- i5 gate 12 are determined.
- the electrically controllable linear motor 10 makes despite the electrical loading of the coil 20 and the associated dynamic electromagnetic fields use of the rod 46 based on the interaction of the magnetostrictive measuring rod 54 with the actuating magnet 46 path measuring device and thus combines a precise position determination for the rotor 14th with a relatively simple construction for the linear motor 10.
- the actuating magnet in an embodiment of the invention 5, not shown, which is provided as an actuating magnet ring magnet in the bore of the extension 44 of the rear sliding bushing 40, preferably arranged instead of the bearing ring 52.
- the radial field emanating from the actuating magnet has an even smaller air gap than in the embodiment of FIGS. 1 and 2 to overcome and the actuating magnet can be made smaller.
- a particularly advantageous relationship between the of the coils 20 and the Ring magnet 34 provided magnetic fields and the magnetic field of the actuating magnet achieved.
- the actuating magnet may be provided on its inner surface with a sliding coating made of plastic in order to ensure an advantageous friction behavior relative to the measuring rod 54.
- the rotor 114 is likewise constructed from a plurality of assemblies.
- the radially magnetized ring magnets 34 (not shown in FIGS. 5 and 6) are glued in the same way as in the rotor 14 as partial ring segments on a non-visible return tube, which in turn is pushed onto an inner tube 136.
- Each end face of the ring magnet 34 are also on the inner tube 136 recorded sliding bushing 138 and 140, which in turn are provided with slip rings 42.
- a ring magnet 146 serving as actuating magnet is arranged, which is magnetized in the radial direction.
- the ring magnet 146 is fixed with a retaining ring 148 on the extension 144 in the axial direction.
- the stator 112 of the linear motor 110 basically has the same structure as the stator 12 of the linear motor 10 and is provided with a cylindrical recess 115 serving as a moving space for the rotor 114. Notwithstanding the embodiment of the linear motor 10 is the housing tube 118th of the linear motor 110 is provided with a profiled inner cross-section, as shown in detail in FIG.
- the longitudinal groove 164 provided in the housing tube 118 serves to receive the printed circuit board 166 shown in FIGS. 5 and 6. This is connected to winding ends 21 of the coils 20 and enables the provision of electrical energy to the coils 20.
- the longitudinal groove 168 provided in the housing tube 118 serves the reception of the measuring rod 154, which extends substantially parallel to a central axis 170 of the rotor 114.
- the measuring rod 154 is fixed in the longitudinal groove 166 by means of a viscous-elastic potting compound, not shown, wherein a coefficient of elasticity of the potting compound is chosen such that a damping of the torsional vibration propagating through the measuring rod 154 is minimal.
- a protective tube for the measuring rod 154 may be provided, also to prevent sticking.
- the displacement measuring device 116 has the same construction and the same mode of operation as the displacement measuring device 16. In the embodiment of the invention shown in FIGS. 5 to 7, it is achieved by the radial magnetization and by the end-side arrangement of the actuation magnet 146 that the enshrined twill ultrasound wave causes the strongest signal amplitude which initially arrives at the torsion sensor 158, and thus reliably from the weaker and later arriving
- Signal amplitudes can be distinguished and thus enables an exact position determination for the actuating magnet 156.
- a longitudinal vibration can also be generated and detected with a suitable choice of the external magnetic field to be applied by the actuating magnet.
- a volume change can also be effected, which also leads to a measurable body ultrasound wave.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Lineardirektantrieb mit einem Stator (12; 112) und einem Läufer (14; 114), von denen wenigstens einer mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist, um eine Translationsbewegung auf ein Kopplungselement (36; 136) einzuleiten; und mit einer Wegmesseinrichtung (16; 116) zur Ermittlung einer Position des Läufers (14; 114) gegenüber dem Stator (12; 112), sowie eine Antriebseinrichtung mit einem derartigen Lineardirektantrieb und eine Stelleinrichtung, die mit einer derartigen Antriebseinrichtung ausgerüstet ist. Erfindungsgemäß ist die Wegmesseinrichtung (16; 116) als Linearwegsensor mit einem magnetostriktiven Messelement (54; 154) und einem zugeordneten Messaufnehmer (58; 158) ausgebildet.
Description
Lineardirektantrieb, Antriebseinrichtung und Stelleinrichtung
Die Erfindung betrifft einen Lineardirektantrieb mit einem Stator und einem Läufer, von denen wenigstens einer mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist, um eine Translationsbewegung auf ein Kopplungselement einzuleiten, und mit einer Wegmesseinrichtung zur Ermittlung einer Position des Läufers, sowie eine Antriebseinrichtung mit einem derartigen Lineardirektantrieb und eine Stelleinrichtung, die mit einer derartigen Antriebseinrichtung ausgerüstet ist.
Lineardirektantriebe werden zur Erzeugung translatorischer Bewegungen eingesetzt, die von einem Kopplungselement auf einen zu bewegenden Gegenstand eingeleitet werden können. Sie finden insbesondere im Bereich der Automatisierungstechnik breite Verwendung. Ergänzend zu den häufig zum Einsatz kommenden fluidisch betreibbaren Lineardirektantrieben wie Pneu- matikzylindem und Hydraulikzylindern werden für bestimmte Stellaufgaben elektrisch ansteuerbare Lineardirektantriebe wie Linearmotoren oder lineare Schrittmotoren eingesetzt, die bei Beaufschlagung mit elektrischer Energie eine Translationsbewegung des Kopplungselements hervorrufen können. Zu die- sem Zweck weisen derartige Lineardirektantriebe wenigstens zwei zueinander relativbewegliche Antriebselemente auf, die je nach Aufbauweise des Lineardirektantriebs auch als Stator
und Läufer bezeichnet werden und von denen wenigstens eines mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist .
Aus der DE 102 44 261 B4 geht ein Spulensystem, das insbesondere für einen elektrisch betreibbaren Lineardirektantrieb geeignet ist, hervor. Dazu ist eine in einem Gehäuse untergebrachte Spulenanordnung aus mehreren koaxial aufeinander folgend angeordneten Einzelspulen vorgesehen. Das Gehäuse ist als Rückschlussteil ausgebildet und weist eine zylinderhül- senförmige Gestalt auf. In dem Gehäuse ist ein Längsschlitz vorgesehen, der der Aufnahme einer Platine zur Ansteuerung der Einzelspulen dient.
Um eine exakte Steuerung oder gar eine Regelung von Stellbewegungen derartiger Lineardirektantriebe zu gewährleisten, sind Wegmesseinrichtungen vorgesehen, die die Ermittlung der relativen Lage des Läufers gegenüber dem Stator ermöglichen. Eine solche Lageermittlung kann entweder mit einem inkremen- talen Messsystem oder mit einem Absolutwertmesssystem erfolgen.
Die DE 197 48 647 C2 offenbart hierzu ein elektromagnetisches Antriebssystem mit integrierter Wegsignalerzeugung. Das Antriebssystem ist als Linearmotor aufgebaut und umfasst eine Mehrzahl von diskret ansteuerbaren elektrischen Spulen und eine darin verschiebbar angeordnete Permanentmagnetanordnung. Die Ermittlung einer Position der Permanentmagnetanordnung innerhalb der Spulen erfolgt anhand der Verarbeitung von elektrischen Spannungsverläufen für die einzelnen Spulen. Dies erfordert einen hohen apparativen Aufwand, der eine kostengünstige Herstellung eines derartigen Antriebssystems verhindert .
Die WO 93/15378 zeigt einen Messaufnehmer, der eine Wechselwirkung zwischen einem Stab aus magnetostriktivem Material, der zyklisch mit einem elektrischen Signal beaufschlagt wird, und einem längs des Stabes verschieblich angeordneten Perma- nentmagnet, der die zu ermittelnde Position repräsentiert, zur Positionsermittlung nutzt. Durch die als Wiedemann-Effekt bezeichnete Wechselwirkung kommt es bei Einspeisung des elektrischen Signals in den Stab aus magnetostriktivem Material durch das Magnetfeld des benachbart zum Stab angeordneten Permanentmagneten zu einer lokalen Torsionsdeformation des
Stabes. Diese Deformation pflanzt sich als Körperultraschallwelle durch den Stab fort und kann durch einen geeigneten Sensor detektiert werden. Da die Laufzeit der Körperultraschallwelle im Stab ausgehend vom Entstehungsort, der mit der Position des Permanentmagneten übereinstimmt, proportional zur Distanz zwischen Sensor und Permanentmagneten ist, kann somit eine präzise absolute Weglänge ermittelt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Lineardirektantrieb, eine Antriebseinrichtung sowie eine Stellein- richtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die für eine kostengünstige und präzise Wegmessung eingerichtet sind.
Für den Lineardirektantrieb der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Wegmesseinrichtung als Linearwegsensor mit einem magnetostriktiven Messelement und einem zugeordneten Messaufnehmer ausgebildet ist. Die Erfindung macht dabei von der überraschenden Erkenntnis Gebrauch, dass es bei geeigneter Auslegung des Stators und des Läufers, der zugehörigen elektrischen Ansteuerung für den Lineardirektantrieb und der Auswerteinrichtung für die Wegmessein- richtung möglich ist, trotz der beim Betrieb des Lineardirektantriebs auftretenden elektromagnetischen Felder eine stabile und präzise Wegmessung mittels des magnetostriktiven
Messprinzips unter Verwendung des magnetostriktiven Messelements und des zugeordneten Messaufnehmers vorzunehmen. Dabei kann es im Einzelfall auch erforderlich sein, Abschirmungsmaßnahmen für die vom Lineardirektantrieb hervorgerufenen elektromagnetischen Felder oder eine bauliche Trennung von Lineardirektantrieb und Wegmesseinrichtung vorzusehen. Somit fallen die Kosten für die Integration der Wegmesseinrichtung angesichts der hohen Qualität des damit erzielbaren Messergebnisses sehr günstig aus.
Bei dem erfindungsgemäßen Lineardirektantrieb weisen der Stator und/oder der Läufer eine elektrische Spuleneinrichtung auf. Die Spuleneinrichtung, die auch als Erregerspulenanordnung bezeichnet werden kann, erzeugt bei Beaufschlagung mit elektrischer Energie ein in seiner Richtung und Flussdichte steuerbares Magnetfeld. Mit diesem Magnetfeld kann der Läufer mit einer Kraft beaufschlagt werden, durch die die gewünschte Translationsbewegung für das Kopplungselement bewirkt werden kann.
Die Ausführung des Stators und/oder des Läufers mit einer Permanentmagnetanordnung ermöglicht einen einfachen und kompakten Aufbau des Lineardirektantriebs. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Läufer des Lineardirektantriebs mit Permanentmagneten ausgerüstet wird, da somit für die Bereitstellung von Magnetkräften am Läufer keine elektrischen Kontak- tierungen benötigt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das magnetostriktive Messelement längs eines Bewegungswegs des Läufers erstreckt . Als Bewegungsweg ist der translatorische Verstellbereich des Läufers relativ zum Stator anzusehen, der insbesondere durch den mechanischen Aufbau von Läufer und
Stator begrenzt wird. Um eine präzise Ermittlung der Position
des Läufers gegenüber dem Stator zu ermöglichen, erstreckt sich das magnetostriktive Messelement zumindest im Wesentlichen parallel, insbesondere in zumindest teilweiser Überlappung, zum Bewegungsweg. Vorzugsweise weist das magnetostrik- tive Messelement eine Länge auf, die zumindest nahezu der Länge des Bewegungswegs entspricht . Besonders bevorzugt ist die Länge des magnetostriktiven Messelements größer als die Länge des Bewegungswegs gewählt, um eine präzise Ermittlung der Position des Läufers gegenüber dem Stator über den gesam- ten Bewegungsweg zu ermöglichen. Zudem wird dadurch die Befestigung des magnetostriktiven Messelements, insbesondere am Stator, erleichtert.
Vorteilhaft ist es, wenn das magnetostriktive Messelement in einem für die Relativbewegung des Läufers gegenüber dem Sta- tor vorgesehenen Bewegungsraum angeordnet ist . Als Bewegungsraum wird ein zumindest im Wesentlichen vom Stator begrenztes Raumvolumen bezeichnet, in dem der Läufer linearbeweglich angeordnet ist und verschoben werden kann. Durch die Anordnung des magnetostriktiven Messelements im Bewegungsraum wird eine kompakte Gestaltung des Linearmotors ermöglicht, da hierdurch eine doppelte Nutzung des Bewegungsraums vorliegt. Diese Doppelnutzung umfasst die Translationsbewegung des Läufers relativ zum Stator und zum magnetostriktiven Messelement. Vorzugsweise ragt das magnetostriktive Messelement in einen Ab- schnitt des Bewegungsraums, der einem mit dem, insbesondere als Betätigungsstange ausgebildeten, Kopplungselement verbundenen Endbereich des Läufers abgewandt ist .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das magnetostriktive Messelement abseits eines für die ReIa- tivbewegung des Läufers gegenüber dem Stator vorgesehenen Bewegungsraums angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist vorteilhaft, dass ein Läufer mit herkömmlichem
Aufbau eingesetzt werden kann, der nicht auf das magneto- striktive Messelement angepasst werden muss.
Vorteilhaft ist es, wenn die Permanentmagnete als Ringmagnete ausgebildet sind. Ringmagnete weisen gegenüber massiven Magneten ein günstigeres Verhältnis zwischen Eigengewicht und hervorgerufenem magnetischen Fluss auf und ermöglichen somit eine gewichtsoptimierte Ausführung, insbesondere des Läufers, des Lineardirektantriebs. Die in den Ringmagneten vorgesehenen Ausnehmungen haben eine vorteilhafte Doppelfunktion. Sie dienen einerseits der Verringerung des Gewichts der Ringmagnete und verbessern ein Verhältnis zwischen Eigengewicht und hervorgerufenem magnetischen Fluss verglichen mit massiv ausgeführten Permanentmagneten. Andererseits wird das dadurch bereitgestellte Raumvolumen zumindest teilweise von dem rela- tivbeweglich zum Läufer angeordneten magnetostriktiven Messelement genutzt, so dass dieses nicht an anderer Stelle im Lineardirektantrieb vorgesehen werden muss.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in den Ausnehmungen der Ringmagnete eine vorzugsweise hülsenför- mige Innenrückschlusseinrichtung angeordnet ist, sofern die Ringmagnete radial magnetisiert sind. Der Innenrückschlusseinrichtung kommt die Aufgabe zu, das radial innen am Ringmagneten vorliegende magnetische Feld zwischen einem Austritt aus dem Ringmagnet und einem Eintritt in den Ringmagnet möglichst verlustarm weiterzuleiten, um somit das radial außen am Ringmagnet vorliegende magnetische Feld zu maximieren, das mit den von der Spuleneinrichtung erzeugten Magnetkräften in Wechselwirkung tritt. Radial magnetisierte Ringmagnete bestehen bevorzugt aus über den Umfang verteilten Segmenten (2, 3 oder mehr) , die wegen der einfacheren Herstellung bevorzugt diametral magnetisiert sind und dadurch einen quasi radialen Feldverlauf bewirken.
Vorteilhaft ist es, wenn benachbart, insbesondere am Läufer, angeordnete Ringmagnete mit einer gemeinsamen Innenrück- schlusseinrichtung versehen sind. Die Innenrückschlussein- richtung dient dabei als mechanische Stabilisierung für die Ringmagnete und schirmt das Messsystem vor den Feldern des Läufers ab.
In vorteilhafter Weise kann die Innenrückschlusseinrichtung auch einstückig mit der Koppeleinrichtung ausgebildet sein. Dadurch wird eine einfachere Aufbauweise für den Linearan- trieb ermöglicht .
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das magnetostriktive Messelement zumindest teilweise in eine Ausnehmung im Läufer, vorzugsweise in die Ausnehmung des Ringmagnets, besonders bevorzugt in eine Ausnehmung der hül- senförmigen Innenrückschlusseinrichtung, eintaucht. Dadurch sind ein kompakter Aufbau des Linearmotors und eine vorteilhafte elektrische Kontaktierung der Wegmesseinrichtung gewährleistet .
Vorzugsweise ist das magnetostriktive Messelement am Stator festgelegt, so dass eine Translationsbewegung des Läufers gegenüber dem Stator auch als Relativbewegung gegenüber dem ma- gnetostriktiven Messelement erfolgt. Die aufgrund des zugrunde liegenden Messprinzips notwendige, zumindest bereichsweise Überlappung zwischen dem magnetostriktiven Messelement und dem Läufer längs des Bewegungswegs wird durch das Eintauchen des magnetostriktiven Messelements in den Läufer vorteilhaft gewährleistet, da hierdurch eine kombinierte Nutzung des Bewegungsraums im Stator vorliegt.
Der Läufer kann insbesondere als lang gestreckter Stab mit außenliegend angebrachten Permanentmagneten oder als Anord-
nung von Ringmagneten, insbesondere mit einer hülsenförmigen Innenrückschlusseinrichtung ausgebildet sein.
Bei einer Ausführung des Läufers als lang gestreckter Stab mit außenliegenden Permanentmagneten kann der Stab mit einer Längsbohrung versehen sein, in die das magnetostriktive Mes- selement eintaucht .
Bei einer Ausführung des Läufers mit Ringmagneten taucht das magnetostriktive Messelement in die, vorzugsweise zylindrischen, Ausnehmungen der Ringmagnete ein . Bei einer zumindest teilweisen Anordnung des magnetostriktiven Messelements in der Ausnehmung der hülsenförmigen Innenrückschlusseinrichtung wird durch deren Eigenschaften im Hinblick auf die Leitung der von den Ringmagneten bereitgestellten Magnetfelder eine zumindest teilweise Magnetfeld-Abschirmung für das magneto- striktive Messelement gewährleistet, wodurch die Weglängenermittlung präziser und mit geringem Auswertungsaufwand erfolgen kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn das magnetostriktive Messelement koaxial in der Ausnehmung der Innenrückschlusseinrichtung angeordnet ist.
Der Querschnitt des Messelements und/oder des Antriebs insgesamt in einer Ebene senkrecht zu seiner Haupterstreckungs- richtung kann kreisrund, oval oder vieleckig ausgeführt sein.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können dem Stator und/oder dem Läufer zugeordnete Permanentmagnete auch eine im Wesentlichen axiale Magnetisierung aufweisen. Die insbesondere als Ringmagnete ausgeführten Permanentmagnete sind im Lineardirektantrieb vorzugsweise so angeordnet, dass ihre Mittelachsen zumindest im Wesentlichen parallel zur Richtung der hervorzurufenden Translationsbewegung ausgerich- tet sind. Vorzugsweise sind dabei benachbart angeordnete Per-
manentmagnete mit entgegengesetzt gerichteten Magnetisierungen versehen. Bei einer solchen axialen Magnetisierung darf kein innerer Eisenrückschluss vorhanden sein. Die magnetischen Feldlinien werden radial nach außen abgelenkt. Polschu- he zwischen den Permanentmagneten können diesen magnetischen Fluss noch konzentrieren. Dadurch lässt sich eine maximale Wechselwirkung mit den Magnetfeldern der gegenüberliegend angeordneten, elektrisch erregbaren Spuleneinrichtungen erzielen.
Bevorzugt ist ein dem Läufer zugeordneter, radial magneti- sierter Betätigungsmagnet für eine Einwirkung auf das magne- tostriktive Messelement vorgesehen. Der Betätigungsmagnet ist im Hinblick auf seine Dimensionierung und Magnetfeldausrichtung für eine vorteilhafte Wechselwirkung mit dem magneto- striktiven Messelement ausgelegt und ermöglicht damit eine präzise Wegemessung, da die zumindest im Wesentlichen radiale Magnetisierung des Betätigungsmagneten eine maximale Wirkung des vom Betätigungsmagneten auf das magnetostriktive Messelement einwirkenden Magnetfelds sicherstellt.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Betätigungsmagnet zumindest im Wesentlichen koaxial zu den Ringmagneten des Läufers und abseits des Innenrückschlusselements angeordnet ist. Das vom Betätigungsmagnet erzeugte Magnetfeld soll mit einem maximalen Wirkungsgrad auf das magnetostriktive Messelement einwir- ken, so dass eine Abschirmung dieses Magnetfelds durch das
Innenrückschlusselement nicht wünschenswert ist. Vielmehr ist der Betätigungsmagnet vorzugsweise benachbart zu einem stirnseitigen Endbereich des Innenrückschlusselements angeordnet und weist gegenüber dem magnetostriktiven Messelement einen minimalen Luftspalt auf .
Alternativ hierzu kann auch ein dem Läufer zugehöriger, axial magnetisierter Permanentmagnet, insbesondere ein Ringmagnet, für eine Einwirkung auf das magnetostriktive Messelement vorgesehen sein. Der dem Läufer zugehörige Permanentmagnet, der für die Wechselwirkung mit dem Stator zur Aufbringung der Betätigungskräfte vorgesehen ist, bekommt hierdurch eine Doppelfunktion, da das von ihm bereitgestellte Magnetfeld zudem zur Wechselwirkung mit dem magnetostriktiven Messelement dient. Vorzugsweise wird das Magnetfeld des mit kleinsten Ab- stand vom Kopplungselement angeordneten Ringmagneten des Läufers zur Erzeugung der Körperultraschallwelle im magnetostriktiven Messelement ausgewertet, während tatsächlich alle Magnete solche Schallwellen erzeugen. Zur Auswertung können jedoch auch die Schallwellen mehrerer Magnete verwendet wer- den..
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das magnetostriktive Messelement in radialer Richtung außerhalb von Ringmagneten des Läufers, vorzugsweise in radialer Richtung außerhalb von Spulenelementen des Stators, insbesondere an einer Innenfläche einer für die Aufnahme von Spulenelementen vorgesehenen, hülsenförmigen Außenrück- schlusseinrichtung, angeordnet ist. Dadurch kann eine Montage des magnetostriktiven Messelements vereinfacht werden, da dieses vorzugsweise bereits vor Montage der Spulenanordnungen in das Außenrückschlusselement in einer entsprechenden Vertiefung untergebracht werden kann. Zudem kann dadurch das Messelement vorteilhaft an der Innenfläche der Außenrück- schlusseinrichtung aufgenommen werden und wird hierdurch stabilisiert.
Vorteilhaft ist es, wenn der separate Betätigungsmagnet ringförmig ausgebildet ist und benachbart zu einem dem Läufer zugeordneten Ringmagnet angeordnet ist . Dies ermöglicht eine
besonders einfache Ausführung und Anbringung des Betätigungsmagneten an dem Antriebselement .
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Betätigungsma- gnet als, vorzugsweise auf der Innenrückschlusseinrichtung angeordneter Ringmagnet ausgebildet und weist somit ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Eigengewicht und hervorgerufenem magnetischen Fluss auf.
Bei einer ringförmigen Ausführung des Betätigungsmagneten ist eine Rotation des Läufers um seine Mittelachse für die Weg- messeinrichtung ohne Belang, so dass eine Verdrehung des Läufers beim Betrieb zugelassen werden kann und bei der Montage keine auf die Drehlage des Läufers gerichteten Anforderungen erfüllt werden müssen.
Vorzugsweise weist der Linearwegsensor eine Steuereinrichtung auf, die zur Einleitung eines elektrischen Signals in das ma- gnetostriktive Messelement vorgesehen ist und die zur Detek- tion von zeitabhängigen Schwingungsamplituden im magneto- striktiven Messelement mit dem Messaufnehmer gekoppelt ist. Mit dieser Steuereinrichtung wird das für die Wechselwirkung zwischen magnetostriktivem Messelement und Betätigungsmagnet notwendige elektrische Signal in das Messelement eingespeist. Zusätzlich ermöglicht die Steuereinrichtung die Auswertung der vom Messaufnehmer bereitgestellten, von den Körperultraschallwellen im magnetostriktiven Messelement hervorgerufenen elektrischen Signale und damit die Lageermittlung des Läufers gegenüber dem Stator.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinrichtung für eine Ermittlung einer maximalen Schwingungsamplitude innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls nach Einleitung des elektrischen Signals eingerichtet . Bedingt durch die
elektrische Ansteuerung der Spuleneinrichtungen zum Hervorrufen der Translationsbewegung des Läufers und die Magnetfelder der als Antriebselemente dienenden Ringmagnete werden mehrere vom Messaufnehmer detektierbaren Körperultraschallwellen im magnetostriktiven Messelement erzeugt, da im Prinzip jedes magnetische Feld senkrecht zum Messsystem eine Torsionswelle erzeugt. Bei z.B. zwei Betätigungsmagneten in einem bestimmten Abstand kann der Läufer entsprechend kodiert und auch eine Fehlerausblendung vorgenommen werden. Es werden dann zwei Signale detektiert, die den gleichen Abstand wie die Magnete haben müssen, anderenfalls handelt es sich um Fehlersignale. Wird der Abstand anders gewählt als z.B. der der Spulenteilung und der Magnetteilung des Läufers, so können diese Störungen ausfiltriert werden. Damit können auch bestimmte Läu- fer erkannt werden indem z.B. für eine Sonderausführung ein spezieller Abstand gewählt wird.
Vorzugsweise findet in der Steuereinrichtung eine Bestimmung einer maximalen und/oder minimalen Signalamplitude statt, da davon auszugehen ist, dass der zur Lageermittlung vorgesehe- ne, vorzugsweise radial magnetisierte Betätigungsmagnet die maximale bzw. minimale Signalamplitude in der im vorgegebenen Zeitintervall eintreffenden Amplitudenschar hervorgerufen hat, was insbesondere zur Fehlerausblendung genutzt werden kann. Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung mit einer Speichereinrichtung ausgerüstet, die ein Ablegen von Kalibrierwerten zur Erzielung eines besonders präzisen Messergebnisses ermöglicht.
Durch eine Anordnung der Steuereinrichtung an einem dem Kopplungselement abgewandten Endbereich, vorzugsweise auf einer gemeinsamen gedruckten Schaltung mit einer Ansteuerung für das wenigstens eine Antriebselement, kann eine einfach zu handhabende elektrische Kontaktierung der Steuereinrichtung
gewährleistet werden. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung elektrisch mit der Ansteuerung für den Lineardirektantrieb gekoppelt, so dass eine Lageregelung für den Läufer basierend auf einem Sollwert -Istwertvergleich zwischen Ansteuerung und s Steuereinrichtung vorgenommen werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ansteuerung und die Steuereinrichtung auf einer gemeinsamen gedruckten Schaltung, insbesondere auf einer zumindest teilweise flexibel ausgeführten Leiterplatte, ausgebildet sind.
lo Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Antriebseinrichtung vorgesehen, die ein, vorzugsweise zylindrisches, Gehäuse aufweist, in dem ein erfindungsgemäßer Lineardirektantrieb angeordnet ist . Das Gehäuse der Antriebseinrichtung kann in einer Doppelfunktion als Außenrückschluss i5 für den Lineardirektantrieb ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Gehäuse derart gestaltet, dass es gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung in ein zur Aufnahme eines Pneumatikkolbens eingerichtetes Zylindergehäuse einer Stelleinrichtung eingebaut werden kann. Dadurch ist es möglich, einen modula-
20 ren Baukasten für Lineardirektantriebe zu verwirklichen, bei dem ein einfacher Wechsel zwischen einem fluidischen und einem elektrischen Lineardirektantrieb möglich ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu- 25 tert . Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Lineardirektantriebs mit integrierter Wegmesseinrichtung,
Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung eines Bereichs des Li- 0 neardirektantriebs gemäß der Fig. 1,
Fig. 3 einen Läufer für den Lineardirektantrieb gemäß der Fig. 1 und 2,
Fig. 4 einen Messstab mit angekoppelter Verarbeitungseinrichtung für den Lineardirektantrieb gemäß der Fig. 1 und 2,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Lineardirektantriebs mit integrierter Wegmesseinrichtung ,
Fig. 6 eine Ausschnittvergrößerung eines Bereichs des Li- neardirektantriebs gemäß der Fig. 5, und
Fig. 7 eine stirnseitige Ansicht eines Gehäuserohrs für den Lineardirektantrieb gemäß den Fig. 5 und 6.
Der in der Fig. 1 dargestellte Linearmotor 10 umfasst einen Stator 12 und einen relativbeweglich in einer als Bewegungs- räum dienenden Ausnehmung (15) des Stators 12 aufgenommenen Läufer 14, der in der Fig. 3 näher dargestellt ist. Für eine Ermittlung einer translatorischen Stellung des Läufers 14 gegenüber dem Stator 12 ist eine Wegmesseinrichtung 16 vorgesehen, die als Absolutwertmesssystem ausgebildet ist und die in Fig. 4 näher dargestellt wird.
Der Stator 12 umfasst ein zylindrisches Gehäuserohr 18, das sowohl als äußere Hülle für den Linearmotor 10 als auch als Abschirmung und magnetischer Rückschluss für im Inneren des Gehäuserohrs 18 angeordnete Ringmagnete 34 des Läufers dient, sofern diese Ringmagnete 34 radial magnetisiert sind. Bei radial magnetisierten Ringmagneten 34 wird das Gehäuserohr 18 bevorzugt dickwandig ferromagnetisch ausgeführt, da sonst erhebliche Leistungsverluste zu erwarten sind, was bei axial
magnetisierten Ringmagneten nicht der Fall ist. Weiterhin wird eine Abschirmung gegenüber Störungen durch Magnetfelder des Motors und ein günstiger magnetischer Rückschluss erreicht, was ebenfalls für axial magnetisierte Ringmagnete zu- trifft, für die das Gehäuserohr 18 hierzu auch dünnwandig ferromagnetisch ausgeführt werden kann. Bei axial magnetisierten Ringmagneten kann das Gehäuserohr 18 auch nicht ferromagnetisch ausgeführt werden.
Der Stator 12 besitzt Spulen 20, die eine Erregerspulenanord- nung bilden und jeweils aus lackiertem Kupferdraht in bekannter Weise gewickelt sind. Nicht dargestellte Wicklungsenden der Spulen 20 sind mit einer sich nahezu über die gesamte Länge des Gehäuserohrs 18 erstreckten, nicht dargestellten flexiblen Leiterplatte elektrisch verbunden. Die flexible Leiterplatte ermöglicht eine individuelle Beaufschlagung der Spulen 20 mit elektrischer Energie und ist zwischen der Innenfläche des Gehäuserohrs 18 und den Außenflächen der Spulen 20 angeordnet.
An einem in der Fig. 1 links dargestellten Endbereich des Ge- häuserohrs 18 ist ein ringförmiger Endstopfen 22 angebracht, der einen kleineren Innendurchmesser als das Gehäuserohr 18 aufweist und als Anschlag für eine ringförmig umlaufende Druckfeder 24 dient, die eine axiale Vorspannkraft auf die Spulen 20 ausübt. An einem in Fig. 1 rechts angeordneten End- bereich des Gehäuserohrs 18 ist ein zweiter Endstopfen 26 angeordnet, der ebenfalls einen kleineren Innendurchmesser als das Gehäuserohr 18 aufweist und der als Widerlager für ein ringförmiges Stützelement 28 dient, das an der freien Stirnfläche der Spule 20 anliegt und diese gegen die von der Druckfeder 24 ausgeübte Druckkraft abstützt. Beide Endstopfen 22, 26 sind mit dem Gehäuserohr 18 verschweißt.
Die Innenflächen der Spulen 20 begrenzen einen zylindrischen Hohlraum, in dem eine nahezu über die gesamte Länge des Linearmotors 10 erstreckte Gleithülse 30 aus einem dünnwandigen Kunststoffmaterial oder einem nicht abschirmenden Material, wie Edelstahl, angeordnet ist. Diese dient zur Überbrückung von Fugen und Spalten zwischen den Spulen 20 und der endsei- tig am Gehäuserohr 18 angeordneten Druckfeder 24 bzw. dem Stützelement 28 und stellt somit eine zylindrische Innenfläche für den Läufer 14 bereit. Zudem gewährleistet die Gleit- hülse 30 für den im Stillstand unter Haftreibung bzw. bei Bewegung unter Gleitreibung anliegenden Läufer 14 möglichst gleichförmige Reibungsverhältnisse über die gesamte Länge des Linearmotors 10. Auf eine Gleithülse 30 kann im Einzelfall auch verzichtet werden, wenn z.B. eine Vergussmasse die Auf- gäbe der Gleithülse 30 übernimmt.
Der in der Fig. 3 näher dargestellte Läufer 14 ist aus mehreren Baugruppen aufgebaut, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Eine erste Baugruppe umfasst ein zylindrisches, aus ferromagnetischem Material hergestelltes Rückschlussrohr 32 und darauf stoffschlüssig aufgebrachte, in radialer Richtung magnetisierte Ringmagnete 34, die aus nicht dargestellten Teilringsegmenten bestehen und z.B. mit dem Rückschlussrohr 32 verklebt sind. Das Rückschlussrohr 32 ist auf ein hohlzylindrisches Innenrohr 36 aufgeschoben und liegt jeweils stirnseitig an einer vorderen Gleitbuchse 38 und an einer hinteren Gleitbuchse 40 an. Die vordere Gleitbuchse 38 ist als ringförmiger Metallkörper ausgebildet und trägt in einer umlaufenden Nut einen Gleitring 42. Der Gleitring 42 ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und weist in Wechselwir- kung mit der Oberfläche der Gleithülse 30 einen geringen Reibungskoeffizienten auf. Die auf einen Endbereich des Innenrohrs 36 aufgeschraubte hintere Gleitbuchse 40 ist ebenfalls
als rotationssymmetrischer Metallkörper ausgeführt und trägt in einer umlaufenden Nut ebenfalls einen aus Kunststoff hergestellten Gleitring 42.
Mit einer der vorderen Gleitbuchse 38 zugewandten, ringförmi- 5 gen Stirnfläche liegt die hintere Gleitbuchse 40 an der freien Stirnfläche des benachbarten Ringmagneten 34 an und sichert somit dessen axiale Positionierung auf dem Rückschlussrohr 32. An einem den Ringmagneten 34 abgewandten Endbereich weist die Gleitbuchse 40 einen hohlzylindrischen Fortsatz 44 lo auf. Dieser Fortsatz 44 trägt an einem Außenumfang einen als Betätigungsmagneten dienenden Ringmagnet 46, der in radialer Richtung magnetisiert ist und der mit einem Sicherungsring 48 gegen axiale Bewegung gesichert ist. An einer Innenfläche einer im Fortsatz 44 vorgesehenen Bohrung ist ein hülsenförmi- i5 ger Lagerring 52 aus Kunststoffmaterial angeordnet, der als Gleitlager gegenüber einem konzentrisch in dem Gehäuserohr 18 angeordneten und aus einem magnetostriktiven Material hergestellten Messstab 54 dient.
Im Gegensatz zu dem verschieblich in der Gleithülse 30 aufge- 2o nommenen Läufer 14 ist der in Fig. 4 näher dargestellte Messstab 54 über einen Haltesteg 56 ortsfest am hinteren Endstopfen 26 des Linearmotors 10 angebracht. Der zylindrische Messstab 54 erstreckt sich gemäß der Fig. 1 nach rechts über das Gehäuserohr 18 hinaus und ist in dem überstehenden Bereich 5 mit einem als Messaufnehmer dienenden Torsionssensor 58 gekoppelt, der für eine Erfassung von Torsionsschwingungen im Messstab 54 eingerichtet ist. Der Torsionssensor 58 ist zusammen mit einer Steuerplatine 60 in einem Gehäuse 62 untergebracht, das seinerseits von einer Schutzkappe 63 umgeben o ist. Die Schutzkappe dient auch als Schutz gegenüber Umwelteinflüssen für einen Endbereich der zur Versorgung der Spulen 20 vorgesehenen flexiblen Leiterplatte und daran ange-
brachten Enden nicht dargestellter elektrischer Leitungen, die in einem nicht dargestellten Versorgungskabel aus der Schutzkappe 63 geführt sind.
An einem dem Torsionssensor 58 abgewandten Endbereich des Messstabs 54 ist eine Lagerbuchse 65 aufgeklebt, die für eine Abstützung und reibungsarme Gleitlagerung des Messstabs 54 an der zylindrischen Innenfläche des Innenrohrs 36 dient.
Der Linearmotor 10 kann in gleicher Weise wie ein Pneumatikzylinder oder ein Hydraulikzylinder eine unmittelbare Li- nearbewegung auf das Innenrohr 36 einleiten. Dazu werden die Spulen 20 mit elektrischer Energie beaufschlagt und es erfolgt eine Wechselwirkung zwischen den dadurch in den Spulen 20 hervorgerufenen magnetischen Feldern und den Magnetfeldern der als Permanentmagnete ausgeführten Ringmagnete 34. Durch die aus der Wechselwirkung der Magnetfelder resultierende
Kraft auf den Läufer 14 kann eine translatorische Verlagerung des Läufers 14 gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Richtungspfeil erfolgen. Die Translationsbewegung des Läufers 14 findet parallel zur Mittelachse 70 zwischen zwei, in den Fig. 1 bis 4 nicht dargestellten, Endlagen statt. Die auf den Läufer 14 einwirkenden Kräfte übersteigen die zur Überwindung der Haft- bzw. Gleitreibung zwischen Läufer 14 und Stator 12 notwendigen Kräfte erheblich, so dass ein mit dem Innenrohr 36 gekoppeltes, nicht dargestelltes Betätigungselement bewegt werden kann.
Um die Lage des Läufers 14 relativ zum Stator 12 ermitteln zu können, wird der Messstab 54 von einer auf der Steuerplatine 60 vorgesehenen Ansteuerschaltung zyklisch mit einem elektrischen Signal, insbesondere mit einem Rechtecksignal, beauf- schlagt. Dieses Signal durchläuft den Messstab 54 und wird an einem der Steuerplatine 60 abgewandten Ende des Messstabs 54
über einen nicht dargestellten elektrischen Leiter zur Steuerplatine 60 rückgeführt. Das in den Messstab 54 eingespeiste elektrische Signal bewirkt ein mit dem Signal laufendes, örtlich veränderliches Magnetfeld. Durch Wechselwirkung mit dem 5 vom Betätigungsmagneten 46 abgegebenen Radialmagnetfeld wird am Ort des Betätigungsmagneten 46 eine Torsionsschwingung im Messstab 54 hervorgerufen, die sich als Körperultraschallwelle im Messstab 54 fortpflanzt und die vom Torsionssensor 58 ermittelt werden kann. In Kenntnis der zeitlichen Differenz lo zwischen dem Zeitpunkt des Aussendens des elektrischen Signals in den Messstab 54 und dem Zeitpunkt des Eintreffens der Körperultraschallwelle am Torsionssensor 58 kann die absolute Position des Betätigungsmagneten 46 längs des Messstabs 54 und somit die Lage des Läufers 14 gegenüber dem Sta- i5 tor 12 ermittelt werden.
Der elektrisch ansteuerbare Linearmotor 10 macht trotz der elektrischen Beaufschlagung der Spulen 20 und der damit einhergehenden, dynamischen elektromagnetischen Felder Gebrauch von der auf der Wechselwirkung des magnetostriktiven Mess- 20 stabs 54 mit dem Betätigungsmagnet 46 basierenden Wegmesseinrichtung und kombiniert somit eine präzise Lageermittlung für den Läufer 14 mit einer relativ einfachen Aufbauweise für den Linearmotor 10.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung 5 ist der als Betätigungsmagnet vorgesehene Ringmagnet in der Bohrung des Fortsatzes 44 der hinteren Gleitbuchse 40, vorzugsweise anstelle des Lagerrings 52 angeordnet . Somit hat das vom Betätigungsmagneten ausgehende Radialfeld einen noch kleineren Luftspalt als bei der Ausführungsform der Fig. 1 o und 2 zu überwinden und der Betätigungsmagnet kann kleiner ausgebildet werden. Zudem wird dadurch ein besonders vorteilhaftes Verhältnis zwischen den von den Spulen 20 und den
Ringmagneten 34 bereitgestellten Magnetfeldern und dem Magnetfeld des Betätigungsmagneten erreicht. Bei dieser Ausführungsform kann der Betätigungsmagnet an seiner Innenfläche mit einer Gleitbeschichtung aus Kunststoff versehen sein, um ein vorteilhaftes Reibungsverhalten gegenüber dem Messstab 54 zu gewährleisten.
Für die Beschreibung der in den Fig. 5 bis 7 dargestellten zweiten Ausführungsform werden für funktionsgleiche Bauteile die gleichen Bezugsziffern benutzt wie für die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte erste Ausführungsform. Abweichende Bauteile werden mit um 100 erhöhten Bezugsziffern bezeichnet.
Bei dem Linearmotor 110 gemäß den Fig. 5 bis 7 ist der Läufer 114 ebenfalls aus mehreren Baugruppen aufgebaut. Die in den Fig. 5 und 6 nicht geschnitten dargestellten radial magneti- sierten Ringmagnete 34 sind in gleicher Weise wie beim Läufer 14 als Teilringsegmente auf einem nicht sichtbaren Rückschlussrohr aufgeklebt, das seinerseits auf ein Innenrohr 136 aufgeschoben ist. Auch hier entfällt ein Rückschlussrohr bei axial magnetisierten Ringmagneten 34. Jeweils stirnseitig an den Ringmagneten 34 liegen ebenfalls auf dem Innenrohr 136 aufgenommene Gleitbuchsen 138 und 140 an, die ihrerseits mit Gleitringen 42 versehen sind. An einem Fortsatz 144 der hinteren Gleitbuchse 140 ist ein als Betätigungsmagnet dienender Ringmagnet 146 angeordnet, der in radialer Richtung magneti- siert ist. Der Ringmagnet 146 ist mit einem Sicherungsring 148 auf dem Fortsatz 144 in axialer Richtung festgelegt.
Der Stator 112 des Linearmotors 110 weist grundsätzlich den gleichen Aufbau wie der Stator 12 des Linearmotors 10 auf und ist mit einer zylindrischen Ausnehmung 115 versehen, die als Bewegungsraum für den Läufer 114 dient. Abweichend von der Ausführungsform des Linearmotors 10 ist das Gehäuserohr 118
des Linearmotors 110 mit einem profilierten Innenquerschnitt versehen, wie er in der Fig. 7 näher dargestellt ist. Die im Gehäuserohr 118 vorgesehene Längsnut 164 dient der Aufnahme der in Fig. 5 und 6 dargestellten Leiterplatte 166. Diese ist mit Wicklungsenden 21 der Spulen 20 verbunden und ermöglicht die Bereitstellung von elektrischer Energie an die Spulen 20. Die im Gehäuserohr 118 vorgesehene Längsnut 168 dient der Aufnahme des Messstabs 154, der sich im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse 170 des Läufers 114 erstreckt. Der Mess- stab 154 ist mittels einer nicht dargestellten zähelastischen Vergussmasse in der Längsnut 166 festgelegt, wobei ein Elastizitätskoeffizient der Vergussmasse so gewählt ist, dass eine Dämpfung der sich durch den Messstab 154 fortpflanzenden TorsionsSchwingung minimal ist. Alternativ hierzu kann auch ein Schutzschlauch für den Messstab 154 vorgesehen sein, auch um ein Verkleben zu verhindern.
Die Wegmesseinrichtung 116 weist den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise wie die Wegmesseinrichtung 16 auf. Bei der in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsform der Er- findung wird durch die radiale Magnetisierung und durch die endseitige Anordnung des Betätigungsmagneten 146 erreicht, dass die dadurch hervorgerufene Köperultraschallwelle die stärkste und zeitlich zuerst am Torsionssensor 158 eintreffende Signalamplitude hervorruft, die damit zuverlässig von den schwächeren und zeitlich später eintreffenden
Signalamplituden unterschieden werden kann und somit eine exakte Lagebestimmung für den Betätigungsmagneten 156 ermöglicht.
Anstelle der Detektion einer Torsionsschwingung kann bei ge- eigneter Wahl des durch den Betätigungsmagnet aufzubringenden äußeren Magnetfelds auch eine Longitudinalschwingung erzeugt und detektiert werden. Bei geeigneter Auswahl des Materials
für den Messstab kann auch eine Volumenänderung bewirkt werden, die ebenfalls zu einer messbaren Körperultraschallwelle führt .
Claims
1. Lineardirektantrieb mit einem Stator (12; 112) und einem Läufer (14; 114), von denen wenigstens einer mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist, um eine Translationsbewegung auf ein Kopplungselement (36; 136) einzuleiten; und mit einer
5 Wegmesseinrichtung (16; 116) zur Ermittlung einer Position des Läufers (14; 114) gegenüber dem Stator (12; 112), dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinrichtung (16; 116) als Linearwegsensor mit einem magnetostriktiven Messelement (54; 154) und einem zugeordneten Messaufnehmer (58; 158) ausgebil- lo det ist .
2. Lineardirektantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (12; 112) und/oder der Läufer (14; 114) eine elektrische Spuleneinrichtung (20) aufweisen.
3. Lineardirektantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- i5 kennzeichnet, dass der Stator (12; 112) und/oder der Läufer
(14; 114) eine Permanentmagnetanordnung (34) aufweisen.
4. Lineardirektantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das magnetostriktive Messelement (54; 154) längs eines Bewegungswegs des Läufers
2o (14; 114) erstreckt.
5. Lineardirektantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetostriktive Messe- lement (54; 154) in einem für die Relativbewegung des Läufers (14; 114) gegenüber dem Stator (12; 112) vorgesehenen Bewegungsraum (15; 115) oder abseits dieses Bewegungsraums (15; 115) angeordnet ist.
5 6. Lineardirektantrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (34) als Ringmagnete ausgebildete Permanentmagnete aufweist.
7. Lineardirektantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ausnehmung der Permanentmagnetanordnung lo (34) eine, vorzugsweise hülsenförmige, Innenrückschlussein- richtung (32) angeordnet ist.
8. Lineardirektantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart, insbesondere am Läufer (14; 114), angeordnete Ringmagnete der Permanentmagnetanordnung (34) eine i5 gemeinsame Innenrückschlusseinrichtung (32) aufweisen.
9. Lineardirektantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetostriktive Messelement (54; 154) zumindest teilweise in eine Ausnehmung im Läufer (14; 114), vorzugsweise in die Ausnehmung der Permanentmagne-
20 tanordnung (34) , besonders bevorzugt in eine Ausnehmung der hülsenförmigen Innenrückschlusseinrichtung (32) eintaucht.
10. Lineardirektantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetostriktive Messelement (54; 154) in radialer Richtung außerhalb von Ringmagneten 5 (34) des Läufers (14; 114), vorzugsweise in radialer Richtung außerhalb von Spulenelementen (20) des Stators (12; 112), insbesondere an einer Innenfläche (164) einer für die Aufnahme von Spulenelementen (20) vorgesehenen, hülsenförmigen Au- ßenrückschlusseinrichtung (118), angeordnet ist.
11. Lineardirektantrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrückschlusseinrichtung (32) einstückig mit dem Kopplungselement (36) ausgebildet ist.
5 12. Lineardirektantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stator (12; 112) und/oder dem Läufer (14; 114) zugeordnete Permanentmagnete der Permanentmagnetanordnung (34) eine im Wesentlichen axiale oder radiale Magnetisierung aufweisen.
lo 13. Lineardirektantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Permanentmagnet der Permanentmagnetanordnung (34) des Läufers (14; 114) als Betätigungsmagnet für eine Einwirkung auf das magne- tostriktive Messelement (54; 154) vorgesehen ist.
i5 14. Lineardirektantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Läufer (14; 114) zugeordneter, radial magnetisierter, bevorzugt ringförmig ausgebildeter Betätigungsmagnet (46; 146) für eine Einwirkung auf das magnetostriktive Messelement (54; 154) vorgesehen ist.
20 15. Lineardirektantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmagnet (46; 146) zumindest im Wesentlichen koaxial zu den Ringmagneten der Permanentmagnetanordnung (34) des Läufers (14) und abseits des Innenrück- schlusselements (32) angeordnet ist, insbesondere benachbart
25 zu einem dem Läufer (14; 114) zugeordneten Ringmagnet (34).
16. Lineardirektantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearwegsensor eine Steuereinrichtung (60) aufweist, die zur Einleitung eines elektrischen Signals in das magnetostriktive Messelement (54; 154) vorgesehen ist und die zur Detektion von zeitabhängigen Schwingungsamplituden im magnetostriktiven Messelement (54; 154) mit dem Messaufnehmer (58) gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung (60) bevorzugt für eine Ermittlung wenig- 5 stens einer maximalen und/oder minimalen Schwingungsamplitude innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls nach Einleitung des elektrischen Signals in das magnetostriktive Messelement (54; 154) eingerichtet ist.
17. Lineardirektantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekenn- lo zeichnet, dass die Steuereinrichtung (60) in einem dem Kopplungselement (36) abgewandten Endbereich, vorzugsweise auf einer gemeinsamen gedruckten Schaltung mit einer Ansteuerung für das wenigstens eine Antriebselement (20), angeordnet ist.
18. Antriebseinrichtung mit einem vorzugsweise zylindrischen i5 Gehäuse, in dem ein Lineardirektantrieb (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 angeordnet ist.
19. Stelleinrichtung mit einem zur Aufnahme eines Pneumatikkolbens eingerichteten Zylindergehäuse, gekennzeichnet durch eine im Zylindergehäuse angeordnete Antriebseinrichtung nach
20 Anspruch 18.
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