DE19936064A1 - Sekundärteil für einen Linearmotor - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Sekundärteil für einen Linearmotor, das sich durch hohe Stabilität auszeichnet, sowie ein Verfahren, um dieses Sekundärteil mit wenigen automatisierbaren Verfahrensschritten herzustellen. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden Permanentmagnete (20) auf eine metallische Trägerplatte (10) aufgesetzt und dort gegen Verschieben gesichert. Anschließend wird diese Struktur in eine Vergußmasse derart eingegossen, daß ein Vergußkörper gebildet wird, in den die Permanentmagnete (20) eingebettet sind und der die Außenform des Sekundärteils bestimmt. Beim Vergießen können erforderliche Strukturelemente wie Versenkbereiche für Schraubenköpfe ausgebildet werden oder kennzeichnende Aufprägungen aufgebracht werden, ohne daß zusätzliche Arbeitsschritte erforderlich sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sekundärteil für einen Li­ nearmotor und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Se­ kundärteils.

Sekundärteile von Linearmotoren bestehen in der Regel aus ei­ ner metallischen Trägerplatte und darauf befestigten Perma­ nentmagneten, die quer zur Längsrichtung der Trägerplatte und damit quer zur Laufrichtung des Primärteils ausgerichtet sind und entlang der Laufrichtung aneinandergereiht sind. Die Per­ manentmagnete werden in der Regel durch zusätzliche Bauele­ mente auf der Trägerplatte fixiert, d. h. durch Positionier­ stifte und/oder zusätzliche aufgebrachte Metallstege oder dergleichen. Alle diese Befestigungselemente müssen in der Trägerplatte verankert werden, beispielsweise durch Ver­ schraubungen, so daß umfangreiche Bohr- und Fräsarbeiten an der Metallplatte erforderlich sind. Desweiteren muß die Trä­ gerplatte mit Löchern für Befestigungselemente des Sekundär­ teils an dem Einsatzort versehen sein, und diese Durchgangs­ löcher müssen Versenkbereiche für die Köpfe der Befestigungs­ schrauben aufweisen, so daß für jedes Befestigungsloch zumin­ dest zwei Bohrvorgänge erforderlich sind.

Zu den aufwendigen Arbeitsschritten zur Fertigung der Träger­ platte kommen anschließend noch die Montageschritte zur Befe­ stigung der Positionierstifte und/oder der Metallstege sowie zur Positionierung der Permanentmagnete. Insgesamt ist somit die Fertigung eines Sekundärteils mit einem hohen Arbeitsauf­ wand und damit auch großen Kosten verbunden. Durch den kom­ plizierten Aufbau des bekannten Sekundärteils kann nicht un­ ter allen Umständen ein sicherer Betrieb gewährleistet wer­ den, da das bekannte Sekundärteil anfällig gegen Vibrationen, Schläge und dergleichen ist.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde ein Sekun­ därteil für einen Linearmotor anzugeben, das sich durch einen stabilen Aufbau auszeichnet und das durch möglichst wenig Ar­ beitsschritte herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Sekundärteil gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst; die abhän­ gigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Ent­ wicklungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß weist das Sekundärteil neben einer Träger­ platte und einer Anzahl darauf angeordneter Permanentmagneten einen Vergußkörper auf der Trägerplatte auf, in den die Per­ manentmagnete eingebettet sind und der mindestens auf Seiten der Permanentmagnete die Außenform des Sekundärteils defi­ niert. Auf diese Weise werden einerseits die Permanentmagnete zuverlässig an der Trägerplatte fixiert und gegen äußere Ein­ flüsse geschützt, andererseits können in den Vergußkörper beim Vergießen erforderliche Strukturelemente ausgebildet werden. Derartige Strukturelemente sind beispielsweise Ver­ senkbereiche für Befestigungsschrauben oder Aufprägungen an der Außenseite des Vergußkörpers mit beispielsweise Kenndaten des Motors, Hersteller etc. Somit wird vermieden, daß in die Befestigungslöcher zusätzlich Versenkbereiche eingebohrt wer­ den müssen; das Aufkleben eines Typenschildes entfällt.

Um eine durchgängige Oberfläche eines Permanentmagneten zu erhalten und Lückenbildung aufgrund von Schrumpfen nach dem Verguß zu vermeiden, befindet sich vorzugsweise zwischen der Oberfläche der Permanentmagnete und der Außenfläche des Ver­ gußkörpers ein Gewebevlies, vorzugsweise ein Glasfaservlies.

Der Vergußkörper besteht vorzugsweise aus Kunststoff oder Kunstharz, wobei insbesondere Polyurethan oder Epoxyharz ge­ eignete Materialien sind.

Vorzugsweise weist die Metallplatte und/oder die Oberfläche der Permanentmagneten eine gewisse Rauhigkeit auf, so daß auch in die so gebildeten Poren oder Spalten zwischen Träger­ platte und Permanentmagneten das Material des Vergußkörpers eindringen kann und die Magneten zusätzlich an der Träger­ platte fixiert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Trägerplatte keine Durchgangslöcher auf sondern lediglich nach außen einseitig geöffnete Befesti­ gungslaschen. Somit kann die Trägerplatte in einfacher Weise aus einer Metallplatte ausgestanzt oder, vorzugsweise, mit­ tels eines Lasers ausgeschnitten werden, und zwar in einem ununterbrochenen Schneidvorgang.

Die Permanentmagneten werden dann auf der Metallplatte posi­ tioniert und gegen Verschieben gesichert, beispielsweise durch Sekundenkleber. Besonders vorteilhaft kann hierbei ein Positionierwerkzeug eingesetzt werden, das auf die Träger­ platte aufgesetzt wird und Ausnehmungen oder Fächer für die Permanentmagnete aufweist, in die die Permanentmagnete ein­ zeln eingesetzt werden.

Dieser Vorgang könnte auch automatisiert werden, indem ein Roboter in der Art eines Bestückungsautomaten die einzelnen Permanentmagnete positioniert, wobei das Positionierwerkzeug entfallen könnte.

Um das seitliche Verschieben der Magnete auf der Trägerplatte nach dem Positionieren zu behindern und um zusätzlich Poren zur Fixierung der Vergußmasse zu schaffen, können die Perma­ nentmagnete und/oder die Trägerplatte vor dem Positionieren zusätzlich aufgerauht werden, beispielsweise durch Sandstrah­ len.

Zur Ausbildung des Vergußkörpers wird die Trägerplatte mit den Permanentmagneten vorzugsweise in eine Gießform einge­ legt, wobei die Gießform komplementär zur Struktur des zu bildenden Vergußkörpers ausgebildet ist, beispielsweise mit Versenkbereichen für Schraubenköpfe und dergleichen.

Vorzugsweise wird das Ausbilden des Vergußkörpers unter er­ höhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur durchgeführt, um sicherzustellen, daß das Material des Vergußkörpers in alle Poren, Spalten und dergleichen eindringt.

Da die Außenform des Sekundärteils im wesentlichen durch den Vergußkörper bestimmt ist, sind, anders als im Stand der Technik, an die Maßhaltigkeit der Permanentmagnete keine allzu hohen Anforderungen zu stellen. Dies gilt insbesondere für die Abmessungen in seitlicher Richtung (parallel zur Trä­ gerplatte), aber auch in gewissem Maße in Höhenrichtung, da eventuelle Unregelmäßigkeiten durch das Material des Verguß­ körpers ausgeglichen werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beigefüg­ ten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Form zur Ausbildung des Vergußkörpers auf der Trägerplatte mit eingelegter Trägerplatte in Seiten­ längsschnittdarstellung,

Fig. 2 die Form gemäß Fig. 1 in der Draufsicht und

Fig. 3 die Form gemäß Fig. 1 in Seitenquerschnittsdar­ stellung.

In der Aufsicht der Fig. 2 ist eine Trägerplatte 10 erkenn­ bar, die aus einer Metallplatte herausgeschnitten wird, bei­ spielsweise durch Schweißen, durch Stanzen oder durch Laser­ schneiden. Diese Platte hat einen im wesentlichen rechtecki­ gen Grundriß mit abgerundeten Kanten und weist Befestigungs­ laschen 100 auf, die seitlich vom rechteckigen Rundkörper vorstehen und seitliche geöffnete Durchgangslöcher 40 defi­ nieren. Durch diese Formgebung kann die Trägerplatte in einem Arbeitsvorgang ohne Absetzen aus der Metallplatte ausge­ schnitten werden. Desweiteren weist die Trägerplatte in Form einer Nase N eine bewußte Asymmetrie auf. Diese Nase N dient der Kennzeichnung der Ausrichtung der später auf der Träger­ platte anzuordnenden Permanentmagnete 20.

Nach dem Ausschneiden der Metallplatte, gegebenenfalls nach Reinigung und Aufrauhen der Oberfläche, werden anschließend Permanentmagnete auf die Trägerplatte 10 aufgesetzt. Diese Permanentmagnete 20 sind kleine Parallelepipede und sie wer­ den in ihrer Nord-Süd-Richtung quer zur Längsrichtung der Trägerplatte angeordnet, wobei der Nordpol in Richtung der Nase N orientiert ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils drei Permanentmagnete in Querrichtung aneinan­ dergereiht. In Längsrichtung der Trägerplatte folgen jeweils weitere Dreiergruppen von Permanentmagneten, die von den be­ nachbarten Dreiergruppen beabstandet sind. Das in den Zeich­ nungen dargestellte Sekundärteil ist in Längsrichtung relativ kurz ausgebildet und eignet sich somit nur für sehr kurze Verschiebewege. Für den Fachmann ist jedoch offensichtlich, daß mehrere solcher Sekundärteile oder Sekundärteilelemente zur Bildung eines Sekundärteils beliebiger Länge aneinander­ gereiht werden können.

Zur Positionierung der Permanentmagnete auf der Trägerplatte wird vorzugsweise ein Positionierwerkzeug eingesetzt. Das Po­ sitionierwerkzeug ist im einfachsten Fall ein Rahmen mit ein­ zelnen Fächern, wobei jedes Fach einer Dreiergruppe von Per­ manentmagneten 20 entspricht. Die einzelnen Permanentmagnete werden in diese Fächer von oben eingesetzt oder von einer Stirnseite eingeschoben und dadurch automatisch positioniert. Wenn alle Permanentmagnete 20 auf der Trägerplatte 10 posi­ tioniert sind und, beispielsweise durch Kleben, gegen Ver­ schieben gesichert sind, kann das Positionierwerkzeug von der Trägerplatte abgenommen werden.

Die so gebildete Trägerplatte mit Permanentmagneten wird an­ schließend in die in den Figuren dargestellte Form einge­ bracht. Diese Form ist im Ausführungsbeispiel zweiteilig aus­ gebildet, und zwar mit einer unteren Formhälfte 80 und einer oberen Formhälfte 70. Beide Formhälften können nach dem Ein­ bringen der Trägerplatte aneinander fixiert werden. Einzel­ heiten der Form wie Zuhaltungen, Zu- und Ableitungen, Heiz- oder Mischvorrichtungen sind hier nicht dargestellt, da dem Fachmann der grundsätzliche Aufbau einer Gießform geläufig sein dürfte. Es soll hier lediglich erwähnt werden, daß die obere Formhälfte 70 komplementär zur Formgebung des zu bil­ denden Vergußkörpers ausgebildet ist. Zu diesem Zweck sind beispielsweise Zapfen 50 im Bereich der Befestigungslasche 100 mit den Öffnungen 40 vorgesehen, die später bei dem Ver­ gußkörper Versenkbereiche 50 für Schraubenköpfe bilden. Des­ weiteren können auch Stempel 60 eingesetzt werden, die so strukturiert sind, daß später auf dem Vergußkörper Kenndaten wie technische Daten oder auch Typbezeichnungen aufgeprägt sind.

Vor dem Einbringen der Trägerplatte mit den Permanentmagneten in die Form wird vorzugsweise ein Glasvlies auf die Oberflä­ che der Permanentmagneten aufgebracht. Dieses Glasvlies ver­ hindert, daß beim Schrumpfen des Gußkörers Lücken an der Oberfläche auftreten.

Anschließend wird der Vergußmasse in den Hohlraum oberhalb der Trägerplatte 10 eingespritzt, und zwar vorzugsweise unter hohem Druck, damit die Vergußmasse in alle Zwischenräume zwi­ schen den Permanentmagneten sowie zwischen der Trägerplatte und den Permanentmagneten 20 eindringen kann. Dieses Ein­ spritzen kann bei Bedarf auch bei höheren Temperaturen statt­ finden, wobei die genauen Verfahren zu Parameter abhängig vom zu verwendenden Material beispielsweise Polyurethan oder Epoxyharz, sind.

Nach dem Erstarren und gegebenenfalls Erkalten des Vergußkör­ pers kann das nunmehr im wesentlichen fertig gestaltete Se­ kundärteil aus der Form entnommen werden, worauf gegebenen­ falls noch ein Entgratungsvorgang folgt, in dem Angüsse des Vergußmaterials entfernt werden.

Aus der Aufsicht der Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Öffnun­ gen 40 der Befestigungslaschen 100 durch das Vergußmaterial seitlich verschlossen werden, wobei sich oberhalb der so ge­ bildeten Durchgangsbohrungen Versenkbereiche 50 für Schrau­ benköpfe befinden. Der Umriß des Vergußkörpers 30 ist in Fig. 2 durch eine dicke durchgezogene Linie gekennzeichnet.

Durch den oben beschriebenen Vorgang werden die Permanentma­ gnete vollständig in den Vergußkörper eingebettet, wobei die Permanentmagnete 20 auf der der Trägerplatte 10 abgewandten Seite mit einer etwa 0,4 mm dicken Schicht aus einem 0,2 mm dicken Glasvlies und Vergußmasse abgedeckt sind und so gegen Beschädigungen und Korrosion geschützt sind.

Insgesamt sind zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sekun­ därteils lediglich drei Arbeitsschritte erforderlich, nämlich das Ausschneiden der Trägerplatte, das Aufsetzen der Perma­ nentmagneten und das bilden des Vergußkörpers, so daß der Ar­ beitsaufwand deutlich reduziert ist. Zudem sind alle Arbeits­ schritte zu einer Automatisierung geeignet.

Schließlich ist darauf zu verweisen, daß durch den kompakten Aufbau des erfindungsgemäßen Sekundärteils und die Fixierung der Permanentmagneten im Sekundärteil die Stabilität deutlich erhöht ist.

Claims (12)

1. Sekundärteil für eine Linearmotor mit
einer Trägerplatte (10) und
einer Anzahl von Permanentmagneten (20), die an der Trä­ gerplatte (10) befestigt sind, gekennzeichnet durch einen Vergußkörper (30) auf der Trägerplatte, in dem die Permanentmagneten (20) eingebetet sind und der mindestens auf Seiten der Permanentmagnete die Außenform des Sekundärteils definiert.

2. Sekundärteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Faservlies zwi­ schen den Permanentmagneten (20) auf der der Trägerplatte (10) abgewandten Seite und der Außenfläche des Vergußkörpers (30).

3. Sekundärteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Ver­ gußkörpers Kunststoff- oder harz ist.

4. Sekundärteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polyure­ than oder ein Epoxyharz ist.

5. Sekundärteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergußkörper (30) Senklöcher (50) für Schraubenköpfe oder dergleichen defi­ niert.

6. Sekundärteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Poren oder Spalte zwi­ schen der Trägerplatte (10) und den Permanentmagneten (20), die mit dem Material des Vergußkörpers (30) gefüllt sind.

7. Linearmotor mit einem oder mehreren Sekundärteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

8. Verfahren zum Herstellen eines Sekundärteils für einen Linearmotor mit den Schritten:
Anfertigen einer Trägerplatte (10),
Aufsetzen von Permanentmagneten (20),
Ausbilden eines Vergußkörpers (30) auf der Trägerplatte, in dem die Permanentmagnete (20) eingebettet sind und der mindestens auf Seiten der Permanentmagnete (20) die Außenform des Sekundärteils definiert.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man der Trägerplatte zugewandete Seite der Permanentmagnete (20) und/oder die den Permanentmagneten (20) zugewandte Seite der Trägerplatte (10) vor dem Aufsetzen der Permanentmagnete aufrauht.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Aufsetzen eines Permanentmagneten diesen gegen Verschieben fixiert.

11. Verfahren nach einem der Anspruche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (10) mit den Permanentmagneten (20) in eine Form (70, 80) ein­ bringt und den Vergußkörper (30) unter erhöhtem Druck bildet.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Aufsetzen der Permanentmagnete mittels eines Positionierwerkzeugs die Posi­ tionen der Permanentmagnete (20) auf der Trägerplatte (10) bestimmt, die Permanentmagnete in Ausnehmungen des Positio­ nierwerkzeugs einsetzt, die Permanenmagnete an der Träger­ platte gegen Verschieben sichert und das Positionierwerkzeug von der Trägerplatte abnimmt.