NL1013374C2 - Lineaire geleiding. - Google Patents

Description

Titel: Lineaire geleiding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een lineaire geleiding, voorzien van een eerste lichaam met een eerste geleidingsoppervlak, een tweede lichaam met een tweede geleidingsoppervlak dat tegenover het eerste 5 geleidingsoppervlak is aangebracht, welk tweede lichaam ten opzichte van het eerste lichaam langs een rechte lijn verplaatsbaar is door middel van een van kogels voorziene kooi, waarbij de kogels tegen de beide geleidingsopper-vlakken, in het bijzonder in geleidingsgoten, zijn gelegen. 10 Een dergelijke lineaire geleiding is bekend en wordt bijvoorbeeld toegepast in inrichtingen voor het opnemen en/of weergeven van informatie, waarbij een magneetkop met behulp van een speciaal daartoe aanwezige regelketen wordt gepositioneerd ten opzichte van een magneetband. In een 15 dergelijke lineaire geleiding, is het de bedoeling dat de kooi zich daarbij verplaatst over de helft van de afstand waarover het tweede lichaam zich ten opzichte van het eerste lichaam verplaatst.

Wanneer een dergelijke lineaire geleiding zich in 20 een vertikale positie bevindt, doet zich het probleem voor, dat de kogels geleidelijk aan tussen de beide lichamen omlaag kruipen. De reden van dit wegkruipen van de kogels is dat zij nu eenmaal zijn onderworpen aan de zwaartekracht, dat de mechanische constructie niet ideaal 25 is, in het bijzonder dat, gezien op microschaal, de geleidingsoppervlakken niet vlak zijn en kogels niet rond, en omdat verder de drukkracht per kogel verschillend kan zijn. In de rechtgeleiding worden de kogels op hun plaats gehouden door de kooi. Echter, doordat de kogels de kooi 30 raken, wordt een mechanische wrijving veroorzaakt. Een dergelijke mechanische wrijving is er weer de oorzaak van dat, wanneer de kooi vele malen op en neer is bewogen, hysteris optreedt, hetgeen nadelig is voor de bandbreedte van de genoemde regelketen, indien althans de lineaire 35 geleiding daarvan deel uitmaakt.

1013374 2

Het doel van de uitvinding is het wegkruipeffeet althans in aanmerkelijke mate te verminderen en een lineaire geleiding te. verschaffen waarbij ook op lange termijn, dat wil zeggen na veelvuldig gebruik, de kogels op 5 hun plaats blijven en waarbij door de regelketen de positionering van de lineaire geleiding met voldoende nauwkeurigheid kan worden gerealiseerd.

Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt doordat de lineaire geleiding het kenmerk heeft, dat een 10 hefboommechanisme aanwezig is, dat in een eerste punt aangrijpt op het eerste lichaam en in een tweede punt op het tweede lichaam, terwijl tussen deze beide punten de kooi met het hefboommechanisme is verbonden.

Het hysterese-effect, veroorzaakt door wrijving 15 tussen kogels en kooi, wordt zo gering mogelijk gehouden wanneer het contact tussen kogels en kooi tot een minmum wordt beperkt. Door de maatregel overeenkomstig de uitvinding, kan de kooi met grote nauwkeurigheid naar een nieuw verwachte positie van de kogels worden gestuurd.

20 Doordat de regelketen nu eenmaal altijd een positieruis van een stochastisch karakter met zich mee brengt en de kogels in een uiteindelijke positie worden gedwongen die wordt bepaald door de piekwaarden (zowel positieve als negatieve) van de positieruis, zal alleen gedurende deze pieken een 25 kortstondig contact tussen kooi en kogels optreden.

Om verdere wrijving in de beweging tussen de beide lichamen zo veel mogelijk te voorkomen, is het gewenst dat de kooi ongeveer midden tussen de beide aangrijppunten met het hefboommechansime is verbonden. Is de kooi niet op de 30 helft tussen de beide aangrijppunten met het hefboommechansime verbonden, dan wordt door de kooi een te grote kracht op de kogels uitgeoefend en veroorzaken deze een te grote wrijving in de beweging van het tweede ten opzichte van het eerste lichaam.

35 Zoals in het voorgaande reeds is vermeld, is het, in verband met het verminderen van deze wrijving, gunstig 1013374 3 wanneer de speling van de kogels in de kooi zodanig is, dat de kogels ten opzichte van de kooi gepositioneerd worden door de ruispieken in de beweging van het tweede ten opzichte van het eerste lichaam. Wanneer op het tweede 5 lichaam een magneetkop is aangebracht en dit tweede lichaam motorisch wordt gepositioneerd, dan zal door het tweede lichaam met de magneetkop een door de motor teweeggebracht ruisgedrag vertonen; door de pieken in deze ruis worden de kogels ten opzichte van de kooi in het midden gehouden. De 10 . frequentie waarmee de kogels door de ruispieken een impuls krijgen is afhankelijk van de speling van de kogels in de kooi.

In een gunstige uitvoeringsvorm lopen de kogels in de bewegingsrichting van het tweede ten opzichte van het 15 eerste lichaam aan weerszijden in een goot in de beide lichamen, waarbij de kogels in de ene goot door schuin verlopende gootvlakken in twee richtingen, loodrecht op de bewegingsrichting worden vastgehouden en in de andere goot door gootvlakken parallel aan het vlak volgens hetwelk het 20 tweede lichaam ten opzichte van het eerste kan bewegen.

Door deze maatregel hebben de beide goten een van elkaar afwijkende doorsnede en wordt overbepaaldheid van de lineaire geleiding, die een bron van wrijving zou kunnen zijn, voorkomen.

25 In de genoemde ene goot zullen ten minste twee kogels zijn aangebracht en in de genoemde andere goot ten minste één kogel. Het is echter gunstig wanneer elk van de goten evenveel kogels, in het bijzonder twee kogels, bevat. Zou de andere goot slechts één kogel hebben, dan zal bij 30 een scheve belasting van het tweede lichaam, bijvoorbeeld omdat een magneetband iets scheef over een hierop aangebrachte magneetkop loopt, door deze kogel een extra wrijving worden geïntroduceerd.

In een praktische uitvoering is het eerste lichaam 35 vast verbonden met het huis van een lineaire motor en is het tweede lichaam enerzijds door middel van een 1013374 4 magneetkoppeling onder handhaving van een luchtspleet met het motorhuis verbonden en anderzijds door middel van een beugelconstructie met het verplaatsbare deel van de lineaire motor. De luchtspleet maakt het mogelijk dat de 5 druk waarmee de kogels in de goten worden vastgehouden steeds constant is, ook al doen zich afwijkingen in de ronde vorm van de kogels voor.

De uitvinding heeft niet alleen betrekking op een lineaire geleiding, maar ook op een inrichting voor het 10 opnemen en/of weergeven van informatie, voorzien van een kop voor het lezen en/of schrijven van informatie van, respectievelijk op een medium, een frame en een lineaire geleiding om de kop ten opzichte van het frame langs een rechte lijn te geleiden, waarbij de lineaire geleiding is 15 uitgevoerd op een wijze, zoals hiervoor is omschreven en waarbij het eerste lichaam is verbonden met het frame en het tweede lichaam is verbonden met de kop. In een specifieke toepassing, waarbij het medium wordt gevormd door een magnetische band en de kop door een magneetkop, is 20 de inrichting verder voorzien van middelen voor het bewegen van de magnetische band langs de magneetkop en een servoschakeling voor het omzetten van door de magneetkop van de magneetband gelezen spoorstuursignalen in stuursignalen voor de lineaire motor.

25

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening. Hierin toont:

Fig. 1 een perspectivisch weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van een lineaire geleiding 30 overeenkomstig de uitvinding, zonder het tweede lichaam; en Fig. 2 dezelfde lineaire geleiding als in fig. 1, doch met het tweede lichaam;

Fig. 3 een horizontale doorsnede van de in fig. 1 weergegeven geleiding.

35 In de figuren zijn gelijke delen door dezelfde verwij zingscij fers aangegeven.

1013374 5

De lineaire geleiding overeenkomstig de uitvinding is voorzien van een een eerste lichaam 1 met een eerste geleidingsoppervlak 2 en een tweede lichaam 3 met een 5 tweede geleidingsoppervlak 4. Het tweede lichaam 3 is ten opzichte van het eerste lichaam 1 langs een rechte lijn -in de figuren 1 en 2 in vertikale richting - verplaatsbaar door middel van een van kogels 5 voorziene kooi 6, waarbij de kogels 5 tegen de beide geleidingsoppervlakken 2 en 4 10 zijn gelegen. In de weergegeven uitvoeringsvorm zijn in totaal vier kogels 5 aanwezig. Een hefboommechanisme 7 is aanwezig, dat in een eerste punt aangrijpt op het eerste lichaam 1 en in een tweede punt op het tweede lichaam 3, terwijl tussen de beide punten de kooi 6 in een derde punt 15 met het hefboommechanisme 7 is verbonden. De aangrijping in deze punten is fysiek gerealiseerd door middel van assen 8, respectievelijk 9 en 10. De as 10 is aangebracht midden tussen de assen 8 en 9, zodat wanneer het hefboommechanisme 7 draait om de as 7 de kooi 6 in vertikale richting wordt 20 verplaatst over de helft van de afstand waarover het tweede lichaam 3 wordt verplaatst.

De kogels 5 lopen in de bewegingsrichting van het tweede lichaam 3 ten opzichte van het eerste lichaam 1 aan weerszijden in een goot 11, respectievelijk 12 in de beide 25 lichamen 1 en 3. In elk goot zijn twee kogels beweegbaar.

De kogels in de goot 11 worden door schuin verlopende gootvlakken 13 in twee richtingen loodrecht op de bewegingsrichting van het tweede lichaam ten opzichte van het eerste lichaam vastgehouden. Deze kogels zijn daarbij 30 vrij van de gootvlakken 14, parallel aan het vlak volgens hetwelk het tweede lichaam ten opzichte van het eerste kan bewegen. De kogels in de goot 12 worden, om overbepaaldheid te voorkomen, alleen vastgehouden door de gootvlakken 15, parallel aan het vlak volgens hetwelk het tweede lichaam 35 ten opzichte van het eerste kan bewegen.

1013374 6

Het eerste lichaam 1 is vast verbonden met het huis 16 van een lineaire motor 17. Het tweede lichaam 3 is enerzijds door middel van een magneetkoppeling met een magneet 18 onder handhaving van een luchtspleet 19 met het 5 motorhuis 16 verbonden en anderzijds door middel van een -beugelconstructie 20 met het verplaatsbare deel 21 van de lineaire motor 17. Hiertoe is het eerste lichaam 3 vast verbonden met een blok 22 waarin een ruimte is uitgespaard voor de magneet 18, terwijl de luchtspleet wordt gevormd 10 tussen enerzijds het blok 22 met de magneet 18 en anderzijds een blok 23 op het motorhuis 16. Vanaf de magneet 18, door het blok 22, de luchtspleet 19 en het het blok 23 terug naar de magneet 18 loopt een gesloten fluxweg die de magnetische koppeling vormt waardoor het lichaam 3 15 altijd zodanig is gepositioneerd, dat, ook al zijn de kogels 5 niet exact rond - en dat is in de praktijk altijd het geval - de kogels altijd in een vast contact tegen de beide geleidingsoppervlakken 2 en 4 zijn gelegen.

Aan de binnenzijde van het motorhuis 16 is de 20 motormagneet 24 aangebracht. Het beweegbare deel van de motor wordt gevormd door de spoelkern 25 en het spoelhuis 26. De rond de spoel en door het spoelhuis lopende spoelwindingen zijn verder niet weergegeven. Door bekrachtiging van de spoel wordt het beweegbare deel 21 in 25 fig. 3 loodrecht op het vlak van de tekening verplaatst. Doordat met dit beweegbare deel de beugelconstructie 20 vast is verbonden en daarmee weer, door de lassen 27, het tweede lichaam 3, wordt bij een bekrachtiging van de motor 17 het tweede lichaam 3 verplaatst.

30 Door de motor wordt een ruis tweeggebracht op het tweede lichaam 3. Om er voor te zorgen dat de wrijving in de beweging van het tweede lichaam 3 ten opzichte van het eerste lichaam 1 minimaal is, is een voldoende speling tussen de kogels en de overeenkomstige gaten in de kooi 4 35 aanwezig, zodat alleen bij zekere ruispieken een contact tussen kogels en kooi optreedt. De kogels blijven verder 1013374 7 vrij van contact met de kooi. Een dergelijke vrijwel wrijvingsloze beweging is in het bijzonder van belang wanneer op het tweede lichaam 3 een magneetkop wordt aangebracht voor het lezen en/of schrijven van informatie 5 van, 'respectievelijk op een magnetische informatiedrager -Op een magneetband bijvoorbeeld, waar zeer grote aantallen sporen, zowel data als spoorvolgsignalen, parallel aan elkaar aanwezig zijn, is een servosturing noodzakelijk met behulp waarvan de magneetkop over microns gecontroleerd 10 verplaatsbaar dient te zijn. Deze servosturing omvat een vanuit de, van de band gelezen spoorvolgsignalen bestuurde servoschakeling, die de stuursignalen levert voor de electromotor 17 met behulp waarvan het tweede lichaam 3 lineair verplaatsbare is in de breedterichting van de band. 15 De uitvinding is niet beperkt tot het aan de hand van de tekening beschreven uitvoeringsvoorbeeld, doch omvat allerlei modificaties hierop, uiteraard voor zover deze vallen binnen de beschermingsomvang van de hiernavolgende conclusies.

1013374

Claims (9)

1. Lineaire geleiding, voorzien van een eerste lichaam met een eerste geleidingsoppervlak, een tweede lichaam met een tweede geleidingsoppervlak dat tegenover het eerste geleidingsoppervlak is aangebracht, welk tweede lichaam ten 5 opzichte van het eerste lichaam langs een rechte lijn verplaatsbaar is door middel van een van kogels voorziene kooi, waarbij de kogels tegen de beide geleidingsoppervlakken zijn gelegen, met het kenmerk, dat een hefboommechanisme aanwezig is, dat in een eerste punt 10 aangrijpt op het eerste lichaam en in een tweede punt op het tweede lichaam, terwijl tussen deze beide punten de kooi met het hefboommechanisme is verbonden.

2. Lineaire geleiding volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kooi ongeveer midden tussen de beide 15 aangrijppunten met het hefboommechanisme is verbonden.

3. Lineaire geleiding volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de speling van de kogels in de kooi zodanig is, dat de kogels ten opzichte van de kooi gepositioneerd worden door de ruispieken in de beweging van het tweede ten 20 opzichte van het eerste lichaam.

4. Lineaire geleiding volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kogels in de bewegingsrichting van het tweede ten opzichte van het eerste lichaam aan weerszijden in een goot in de beide 25 lichamen lopen, waarbij de kogels in de ene goot door schuin verlopende gootvlakken in twee richtingen, loodrecht op de bewegingsrichting worden vastgehouden en in de andere goot door gootvlakken parallel aan het vlak volgens hetwelk het tweede lichaam ten opzichte van het eerste kan bewegen. 30

5. Lineaire geleiding volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat in de genoemde ene goot ten minste twee kogels zijn aangebracht en in de genoemde andere goot ten minste één kogel. 101337 4

6. Lineaire geleiding volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat elk van de goten evenveel kogels, in het bijzonder twee kogels, bevat.

7. Lineaire geleiding volgens een van de voorgaande 5 conclusies, met het kenmerk, dat het eerste lichaam vast _is verbonden met het huis van een lineaire motor en het tweede lichaam enerzijds door middel van een magneetkoppeling onder handhaving van een luchtspleet met het motorhuis is verbonden en anderzijds door middel van een 10 beugelconstructie met het verplaatsbare deel van de lineaire motor.

8. Inrichting voor het opnemen en/of weergeven van informatie, voorzien van een kop voor het lezen en/of schrijven van informatie van, respectievelijk op een 15 medium, een frame en een lineaire geleiding om de kop ten opzichte van het frame langs een rechte lijn te geleiden, waarbij de lineaire geleiding is uitgevoerd volgens een van de voorgaande conclusies en waarbij het eerste lichaam is verbonden met het frame en het tweede lichaam is verbonden 20 met de kop.

9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij het medium wordt gevormd door een magnetische band en de kop door een magneetkop en de inrichting verder is voorzien van middelen voor het bewegen van de magnetische band langs de 25 magneetkop en een servoschakeling voor het omzetten van door de magneet van de magneetband gelezen spoorstuursignalen in stuursignalen voor de lineaire motor. 1013374