WO2004055838A1 - Positioning motor for axial positioning movements - Google Patents

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WO2004055838A1
WO2004055838A1 PCT/EP2003/013950 EP0313950W WO2004055838A1 WO 2004055838 A1 WO2004055838 A1 WO 2004055838A1 EP 0313950 W EP0313950 W EP 0313950W WO 2004055838 A1 WO2004055838 A1 WO 2004055838A1
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WO
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armature
ring
servomotor
membrane
collar
Prior art date
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PCT/EP2003/013950
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Florek
Helmut Becker-Ross
Reinhard Tischendorf
Günter WESEMANN
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Gesellschaft Zur Förderung Angewandter Opik, Optoelektronik, Quantenelektronik Und Spektroskopie E.V.
Gesellschaft zur Förderung der Spektrochemie und angewandten Spektroskopie e.V.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding

Definitions

  • the innovation relates to a servomotor for axial actuating movements with a magnetic winding and an axially movably mounted armature.
  • Such servomotors are required, for example, to adjust mirrors in optical devices.
  • One application is e.g. the setting of a mirror over which an illuminating beam path is guided in a spectrometer and which is always adjusted in dependence on certain signals in such a way that a variable light source such as the light spot of a discharge lamp is always imaged on a stationary entry slit.
  • Lifting magnets are also known which consist of a jacket-shaped magnet winding and an armature which is movable axially to the magnet winding.
  • the anchor is an essentially cylindrical soft iron core.
  • Central axes are located on the end faces of the anchor.
  • the axles are axially movable in plain bearings.
  • the axes must be precisely guided.
  • the disadvantage of this solution is that the service life such a plain bearing is limited, in particular if the servomotors must constantly perform positioning movements, as is the case with the above-mentioned mirror adjustment in spectrometers.
  • the innovation is based on the task of designing an actuator of the type mentioned in such a way that it is able to carry out a very large number of adjusting movements.
  • this object is achieved in that the armature is supported by leaf spring structures which can be bent in the axial direction.
  • leaf spring structures also have a long service life if, as in the example of the mirror setting in spectrometers described above, they have to carry out constant adjusting movements.
  • Each of the leaf spring structures is preferably clamped by one at its edge
  • Sheet metal membrane is formed, which has an outer opening following an approximately closed curve with the formation of a first radial web and an inner opening extending within the outer opening and an approximately closed curve following the formation of a second radial web, the two webs being essentially diametrically opposite one another are opposite.
  • 1 shows a longitudinal section through a servomotor for axial actuating movements.
  • 2 is a view of a sheet metal membrane forming a bearing for the armature of the servomotor of FIG.
  • FIG 3 shows in detail a bearing formed with a sheet metal membrane.
  • the servomotor of Fig.l contains a housing 10.
  • the housing 10 has a jacket part 12 and a head part 14.
  • the head part 14 is pressed into the jacket part on one side.
  • a recess 16 is formed on the inside of the jacket part 12.
  • An annular magnetic winding 18 is seated in the recess 16.
  • the magnetic winding has an essentially rectangular cross section.
  • the inner surface of the magnetic winding 18 is aligned with the inner surface of the jacket part.
  • the head part 14 lies against the end face of the magnet winding 18, so that the magnet winding 18 is held between the jacket part 12 and the head part 16.
  • the head part 14 has a central projection 20.
  • the projection lies with its cylindrical outer surface on a part of the inner surface of the magnet winding 18.
  • the projection 20 in turn has a central, truncated cone-shaped depression 22.
  • an armature 24 made of soft iron is axially movable in a manner to be described.
  • the armature 24 is a cylindrical body which projects out of the magnetic winding on the left in FIG. 1 and projects into the recess 22 on the right in FIG. 1 with a cone-shaped projection 26.
  • the armature 24 is drawn into the magnetic winding 18 to the right in FIG.
  • the force acting on the armature 24 depends on the current strength in the magnet winding.
  • Central, aligned axes 28 and 30 are seated on the armature 24 on both sides.
  • the two axes 28 and 30 are axially movably guided by bearing arrangements 32 and 34, respectively.
  • the bearing arrangement 32 contains an outer ring 36.
  • the ring 36 forms an inwardly projecting collar 38 in its central region Side (left in Fig.l) adjoins the central region with the collar 38 with a section 40 of reduced wall thickness.
  • a section 42 adjoins the central region on the side facing the housing 10.
  • An outer sealing ring 44 is pressed or glued into the section 40 of the outer ring 36.
  • a sheet membrane 46 is with its outer edge between the collar 38 and the
  • the bearing arrangement 32 also contains an inner ring 48.
  • the inner ring 48 forms an outwardly projecting collar on its side facing the housing 10
  • the collar 50 is followed by a sleeve-shaped section 52 on the side facing away from the housing 10 (left in FIG. 1).
  • An axial bore extends through the inner ring 48.
  • An inner loosening ring 54 is pressed or glued onto the sleeve-shaped section 52. The edge of the opening of the sheet membrane 46 is clamped between the collar 50 and the inner clamping ring 54.
  • the axis 28 of the armature 24 sits in the axial bore of the inner ring.
  • the sheet membrane 46 is shown in an axial view in FIG.
  • the sheet-metal membrane has an outer opening 60 following an approximately closed curve 56 with the formation of a first radial web 58 and an inner opening 66 which extends within the outer opening 60 and follows an approximately closed curve 62 with the formation of a second radial web 64.
  • the two webs 58 and 64 are essentially diametrically opposite one another. In the present embodiment, the curves are concentric arcs.
  • a circular opening 68 is provided centrally in the sheet membrane 46.
  • the bearing arrangement 32 which is shown again in FIG. 3, is via a
  • Adapter piece 70 placed on the left end of the housing 10 in FIG.
  • the adapter piece 70 is a plate with a central opening for the axis 28.
  • Das Adapter piece 70 is connected to the end face of housing 10 by screws 72.
  • the adapter piece 70 forms a step on its outer edge, onto which the outer ring 36 is pressed with its section 42.
  • the bearing arrangement 34 is constructed in the same way as the bearing arrangement 32 and is therefore not described again in detail.
  • An adapter ring 74 is pressed onto a step of the head piece 14, and the outer ring of the bearing arrangement 34 with its section facing the housing 10 is pressed onto this step.
  • the adapter piece 70 and the adapter ring 74 serve to adapt the bearing arrangements 32 and 34 designed in accordance with the innovation to the lifting magnet part of a servomotor which is commercially available per se.
  • the sheet metal membranes such as 46 allow a limited axial travel of the armature 24 under the influence of the magnet winding 18. If the sheet membrane 46 (Fig. 2) e.g. 2 bends forwards in FIG. 2, because the axis 28 or 30 is deflected towards the one in FIG. 2, then the web 58 with the inner regions of the sheet metal membrane hanging thereon swings upward in FIG. 2. At the same time, the web 64 pivots with the inner part of the sheet membrane 46 and the inner ring downward in FIG. 2. These two movements partially compensate each other, so that the armature 24 moves linearly along the axis with only a slight deviation.
  • the axis 30 can be fitted with a part to be adjusted, e.g. be connected to a rotatably mounted mirror in an optical device.
  • the armature 24 can be under the influence of a return spring which counteracts that of the magnetic winding 18 on the armature 24 and thus on the part to be adjusted.
  • This return spring can (in a manner not shown) be provided in the housing 10 and act directly on the armature 24. However, it is often advisable to have the return spring engage the part to be adjusted. In both cases, there is an adjustment path that flows from that flowing in the magnetic winding 18 Electricity depends.
  • the servomotor thus permits a constant, signal-dependent actuating movement.

Abstract

The invention relates to a positioning motor for axial positioning movements, comprising a magnet winding and an armature (24) that is mounted in a manner that enables it be axially move. The positioning motor is characterized in that the armature (24) is mounted by means of leaf spring structures (46) that can be bent in axial direction. In the positioning motor, each of the spring leaf structures can be formed by a sheet metal diaphragm (46), which is fixed at the edge thereof. Said sheet metal diaphragm comprises an outer punching (60), which follows a nearly closed curve (56) while forming a first radial web (58), and comprises an inner punching (66), which extends inside the outer punching and which follows a nearly closed curve (62) while forming a second radial web (64), whereby both of these webs are, in essence, diametrically opposed. The curves (56, 62) can be concentric arcs of a circle.

Description

Stellmotor für axiale Stellbewegungen Actuator for axial positioning movements
Die Neuerung betrifft einen Stellmotor für axiale Stellbewegungen mit einer Magnetwicklung und einem axial beweglich gelagerten Anker.The innovation relates to a servomotor for axial actuating movements with a magnetic winding and an axially movably mounted armature.
Solche Stellmotore werden beispielsweise benötigt, um Spiegel in optischen Geräten einzustellen. Eine Anwendung ist z.B. die Einstellung eines Spiegels über den ein Beleuchtungsstrahlengang in einem Spektrometer geleitet wird und der in Abhängigkeit von bestimmten Signalen stets so justiert wird, daß eine ortsveränderliche Lichtquelle wie der Leuchtfleck einer Entladungslampe stets auf einen ortsfesten Eintrittsspalt abgebildet wird.Such servomotors are required, for example, to adjust mirrors in optical devices. One application is e.g. the setting of a mirror over which an illuminating beam path is guided in a spectrometer and which is always adjusted in dependence on certain signals in such a way that a variable light source such as the light spot of a discharge lamp is always imaged on a stationary entry slit.
Es ist bekannt, für solche Spiegeleinstellungen Piezosteller zu verwenden. Die z.B für die Spiegeleinstellung benötigten Stellwege sind jedoch für Piezosteller relativ groß. Es ist daher entweder erforderlich, sehr hohe Spannungen an die Piezosteller anzulegen oder mehrere Piezosteller mit Elektroden dazwischen in einem Stapel anzuordnen. Beides führt zu sehr kostenaufwendigen Ergebnissen.It is known to use piezo actuators for such mirror settings. However, the travel ranges required for mirror adjustment, for example, are relatively large for piezo actuators. It is therefore necessary either to apply very high voltages to the piezo actuators or to arrange several piezo actuators with electrodes in between in a stack. Both lead to very costly results.
Es sind weiterhin Hubmagnete bekannt, die aus einer mantelförmigen Magnetwicklung und einem axial zu der Magnetwicklung beweglichen Anker bestehen. Der Anker ist ein im wesentlichen zylindrischer Weicheisenkern. An den Stirnflächen des Ankers sitzen zentrale Achsen. Die Achsen sind in Gleitlagern axial beweglich geführt. Die Achsen müssen präzise geführt sein. Nachteilig bei dieser Lösung ist es, daß die Lebensdauer solcher Gleitlager beschränkt ist, insbesondere, wenn die Stellmotore ständig Stellbewegungen ausführen müssen, wie das bei der oben erwähnten Spiegeleinstellung in Spektrometern der Fall ist.Lifting magnets are also known which consist of a jacket-shaped magnet winding and an armature which is movable axially to the magnet winding. The anchor is an essentially cylindrical soft iron core. Central axes are located on the end faces of the anchor. The axles are axially movable in plain bearings. The axes must be precisely guided. The disadvantage of this solution is that the service life such a plain bearing is limited, in particular if the servomotors must constantly perform positioning movements, as is the case with the above-mentioned mirror adjustment in spectrometers.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellmotor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er eine sehr große Anzahl von Stellbewegungen auszuführen vermag.The innovation is based on the task of designing an actuator of the type mentioned in such a way that it is able to carry out a very large number of adjusting movements.
Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Anker durch in axialer Richtung durchbiegbare Blattfederstrukturen gelagert ist.According to the invention, this object is achieved in that the armature is supported by leaf spring structures which can be bent in the axial direction.
Es zeigt sich, daß solche Blattfederstrukturen auch dann eine lange Lebensdauer aufweisen, wenn sie, wie bei dem vorstehend geschilderten Beispiel der Spiegeleinstellung bei Spektrometern, ständige Stellbewegungen ausführen müssen.It has been shown that such leaf spring structures also have a long service life if, as in the example of the mirror setting in spectrometers described above, they have to carry out constant adjusting movements.
Vorzugsweise ist jede der Blattfederstrukturen von einer an ihrem Rand eingespanntenEach of the leaf spring structures is preferably clamped by one at its edge
Blechmembran gebildet, die einen einer annähernd geschlossenen Kurven unter Bildung eines ersten radialen Stegs folgenden äußeren Durchbruch und einen sich innerhalb des äußeren Durchbruchs erstreckenden, einer annähernd geschlossenen Kurve unter Bildung eines zweiten radialen Stegs folgenden inneren Durchbruch aufweist, wobei die beiden Stege im wesentlichen einander diametral gegenüberliegen.Sheet metal membrane is formed, which has an outer opening following an approximately closed curve with the formation of a first radial web and an inner opening extending within the outer opening and an approximately closed curve following the formation of a second radial web, the two webs being essentially diametrically opposite one another are opposite.
Dann können sich radiale Auslenkungen der Achsen, die sich durch die Durchbiegung der Stege ergeben, kompensieren.Then radial deflections of the axes, which result from the deflection of the webs, can be compensated for.
Weitere Ausgestaltungen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche 3 bis 7.Further refinements of the innovation are the subject of dependent claims 3 to 7.
Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the innovation is explained below with reference to the accompanying drawings.
Fig.1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Stellmotor für axiale Stellbewegungen. Fig.2 ist eine Ansicht einer ein Lager für den Anker des Stellmotors von Fig.l bildenden Blechmembran.1 shows a longitudinal section through a servomotor for axial actuating movements. 2 is a view of a sheet metal membrane forming a bearing for the armature of the servomotor of FIG.
Fig.3 zeigt im einzelnen ein mit einer Blechmembran ausgebildetes Lager.3 shows in detail a bearing formed with a sheet metal membrane.
Der Stellmotor von Fig.l enthält ein Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 weist einen Mantelteil 12 und einen Kopfteil 14 auf. Der Kopfteil 14 ist auf einer Seite in den Mantelteil eingepreßt. Auf der Innenseite des Mantelteils 12 ist eine Ausnehmung 16 gebildet. In der Ausnehmung 16 sitzt eine ringförmige Magnetwicklung 18. Die Magnetwicklung hat im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Die Innenfläche der Magnetwicklung 18 fluchtet mit der Innenfläche des Mantelteils. Der Kopfteil 14 liegt an der Stirnfläche der Magnetwicklung 18 an, so daß die Magnetwicklung 18 zwischen Mantelteil 12 und Kopfteil 16 gehalten ist.The servomotor of Fig.l contains a housing 10. The housing 10 has a jacket part 12 and a head part 14. The head part 14 is pressed into the jacket part on one side. A recess 16 is formed on the inside of the jacket part 12. An annular magnetic winding 18 is seated in the recess 16. The magnetic winding has an essentially rectangular cross section. The inner surface of the magnetic winding 18 is aligned with the inner surface of the jacket part. The head part 14 lies against the end face of the magnet winding 18, so that the magnet winding 18 is held between the jacket part 12 and the head part 16.
Der Kopfteil 14 weist einen zentralen Norsprung 20 auf. Der Vorsprung liegt mit seiner zylindrischen Mantelfläche an einem Teil der Innenfläche der Magnetwicklung 18 an. Der Norsprung 20 weist wiederum eine zentrale, kegelstumpfförmige Vertiefung 22 auf.The head part 14 has a central projection 20. The projection lies with its cylindrical outer surface on a part of the inner surface of the magnet winding 18. The projection 20 in turn has a central, truncated cone-shaped depression 22.
In dem Mantelteil 12 und der Magnetwicklung 18 ist ein Anker 24 aus Weicheisen in noch zu beschreibender Weise axial beweglich angeordnet. Der Anker 24 ist ein zylindrischer Körper, der links in Fig.l aus der Magnetwicklung herausragt und rechts in Fig.l mit einem kegelsrampfförmigen Ansatz 26 in die Vertiefung 22 hineinragt. Durch Erregung der Magnetwicklung 18 wird der Anker 24 nach rechts in Fig.l in die Magnetwicklung 18 hineingezogen. Die dabei auf den Anker 24 wirkende Kraft hängt von der Stromstärke in der Magnetwicklung ab.In the jacket part 12 and the magnetic winding 18, an armature 24 made of soft iron is axially movable in a manner to be described. The armature 24 is a cylindrical body which projects out of the magnetic winding on the left in FIG. 1 and projects into the recess 22 on the right in FIG. 1 with a cone-shaped projection 26. By energizing the magnetic winding 18, the armature 24 is drawn into the magnetic winding 18 to the right in FIG. The force acting on the armature 24 depends on the current strength in the magnet winding.
An dem Anker 24 sitzen auf beiden Seiten zentrale, fluchtende Achsen 28 und 30. Die beiden Achsen 28 und 30 sind durch Lageranordnungen 32 bzw. 34 axial beweglich geführt.Central, aligned axes 28 and 30 are seated on the armature 24 on both sides. The two axes 28 and 30 are axially movably guided by bearing arrangements 32 and 34, respectively.
Die Lageranordnung 32 enthält einen äußeren Ring 36. Der Ring 36 bildet in seinem Mittelbereich einen nach innen ragenden Bund 38. Auf der dem Gehäuse 10 abgewandten Seite (links in Fig.l) schließt sich an den Mittelbereich mit dem Bund 38 ein mit Abschnitt 40 von veπninderter Wandstärke an. Auf der dem Gehäuse 10 zugewandten Seite schließt sich an den Mittelbereich ein Abschnitt 42 an. In den Abschnitt 40 des äußeren Ringes 36 ist ein äußerer I emmring 44 eingepresst oder eingeklebt. Eine Blechmembran 46 ist mit ihrem äußeren Rand zwischen dem Bund 38 und demThe bearing arrangement 32 contains an outer ring 36. The ring 36 forms an inwardly projecting collar 38 in its central region Side (left in Fig.l) adjoins the central region with the collar 38 with a section 40 of reduced wall thickness. A section 42 adjoins the central region on the side facing the housing 10. An outer sealing ring 44 is pressed or glued into the section 40 of the outer ring 36. A sheet membrane 46 is with its outer edge between the collar 38 and the
Klemmring 44 eingespannt. Die Blechmembran hat, wie dargestellt, einen zentralen Durchbruch.Clamping ring 44 clamped. As shown, the sheet membrane has a central breakthrough.
Die Lageranordnung 32 enthält weiterhin einen inneren Ring 48. Der innere Ring 48 bildet auf seiner dem Gehäuse 10 zugewandten Seite einen nach außen ragenden BundThe bearing arrangement 32 also contains an inner ring 48. The inner ring 48 forms an outwardly projecting collar on its side facing the housing 10
50. An den Bund 50 schließt sich auf der dem Gehäuse 10 abgewandten Seite (links in Fig.l) ein hülsenförmiger Abschnitt 52 an. Eine axiale Bohrung erstreckt sich durch den inneren Ring 48. Auf den hülsenförmigen Abschnitt 52 ist ein innerer lOeirirr-ring 54 aufgepresst oder aufgeklebt. Der Rand des Durchbruchs der Blechmembran 46 ist zwischen dem Bund 50 und dem inneren Klemmring 54 eingespannt.50. The collar 50 is followed by a sleeve-shaped section 52 on the side facing away from the housing 10 (left in FIG. 1). An axial bore extends through the inner ring 48. An inner loosening ring 54 is pressed or glued onto the sleeve-shaped section 52. The edge of the opening of the sheet membrane 46 is clamped between the collar 50 and the inner clamping ring 54.
Die Achse 28 des Ankers 24 sitzt in der axialen Bohrung des inneren Ringes.The axis 28 of the armature 24 sits in the axial bore of the inner ring.
Die Blechmembran 46 ist in Fig.2 in axialer Ansicht dargestellt.The sheet membrane 46 is shown in an axial view in FIG.
Die Blechmembran weist einen einer annähernd geschlossenen Kurve 56 unter Bildung eines ersten radialen Stegs 58 folgenden äußeren Durchbruch 60 und einen sich innerhalb des äußeren Durchbruchs 60 erstreckenden, einer annähernd geschlossenen Kurve 62 unter Bildung eines zweiten radialen Stegs 64 folgenden inneren Durchbruch 66 auf. Dabei sind die beiden Stege 58 und 64 im wesentlichen einander diametral gegenüberliegend. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kurven konzentrische Kreisbögen. Zentral in der Blechmembran 46 ist ein kreisrunder Durchbruch 68 vorgesehen.The sheet-metal membrane has an outer opening 60 following an approximately closed curve 56 with the formation of a first radial web 58 and an inner opening 66 which extends within the outer opening 60 and follows an approximately closed curve 62 with the formation of a second radial web 64. The two webs 58 and 64 are essentially diametrically opposite one another. In the present embodiment, the curves are concentric arcs. A circular opening 68 is provided centrally in the sheet membrane 46.
Die Lageranordnung 32, die in Fig.3 noch einmal für sich dargestellt ist, ist über einThe bearing arrangement 32, which is shown again in FIG. 3, is via a
Adapterstück 70 auf das in Fig.l linke Ende des Gehäuses 10 aufgesetzt. Das Adapterstück 70 ist eine Platte mit einem zentralen Durchbruch für die Achse 28. Das Adapterstück 70 ist durch Schrauben 72 mit der Stirnfläche des Gehäuses 10 verbunden. Das Adapterstück 70 bildet an seinem Außenrand eine Stufe, auf welche der Außenring 36 mit seinem Abschnitt 42 aufgepreßt ist.Adapter piece 70 placed on the left end of the housing 10 in FIG. The adapter piece 70 is a plate with a central opening for the axis 28. Das Adapter piece 70 is connected to the end face of housing 10 by screws 72. The adapter piece 70 forms a step on its outer edge, onto which the outer ring 36 is pressed with its section 42.
Die Lageranordnung 34 ist in gleicher Weise aufgebaut wie die Lageranordnung 32 und daher nicht noch einmal im einzelnen beschrieben. Ein Adapterring 74 ist auf eine Stufe des Kopfstückes 14 aufgepreßt, und auf diesen ist wiederum der Außenring der Lageranordnung 34 mit seinem dem Gehäuse 10 zugewandten Abschnitt aufgepreßt.The bearing arrangement 34 is constructed in the same way as the bearing arrangement 32 and is therefore not described again in detail. An adapter ring 74 is pressed onto a step of the head piece 14, and the outer ring of the bearing arrangement 34 with its section facing the housing 10 is pressed onto this step.
Das Adapterstück 70 und der Adapterring 74 dienen dazu, die neuerungsgemäß ausgebildeten Lageranordnungen 32 und 34 an den Hubmagnetteil eines an sich handelsüblich erhältlichen Stellmotors anzupassen.The adapter piece 70 and the adapter ring 74 serve to adapt the bearing arrangements 32 and 34 designed in accordance with the innovation to the lifting magnet part of a servomotor which is commercially available per se.
»Die Blechmembranen wie 46 gestatten einen begrenzten axialen Stellweg des Ankers 24 unter dem Einfluß der Magnetwicklung 18. Wenn sich die Blechmembran 46 (Fig.2) z.B. nach vorn in Fig.2 durchbiegt, weil die Achse 28 oder 30 nach vom in Fig.2 ausgelenkt wird, dann schwenkt der Steg 58 mit den daran hängenden inneren Bereichen der Blechmembran nach oben in Fig.2. Gleichzeitig schwenkt der Steg 64 mit dem inneren Teil der Blechmembran 46 und dem inneren Ring nach unten in Fig.2. Diese beiden Bewegungen kompensieren sich teilweise, so daß sich der Anker 24 ziemlich nur mit geringer Abweichung linear längs der Achse bewegt.»The sheet metal membranes such as 46 allow a limited axial travel of the armature 24 under the influence of the magnet winding 18. If the sheet membrane 46 (Fig. 2) e.g. 2 bends forwards in FIG. 2, because the axis 28 or 30 is deflected towards the one in FIG. 2, then the web 58 with the inner regions of the sheet metal membrane hanging thereon swings upward in FIG. 2. At the same time, the web 64 pivots with the inner part of the sheet membrane 46 and the inner ring downward in FIG. 2. These two movements partially compensate each other, so that the armature 24 moves linearly along the axis with only a slight deviation.
Die Achse 30 kann mit einem zu verstellenden Teil, z.B. einem drehbar montierten Spiegel in einem optischen Gerät verbunden sein.The axis 30 can be fitted with a part to be adjusted, e.g. be connected to a rotatably mounted mirror in an optical device.
Der Anker 24 kann unter dem Einfluß einer Rückstellfeder stehen, welche der von der Magnetwicklung 18 auf den Anker 24 und damit auf den zu verstellenden Teil entgegenwirkt. Diese Rückstellfeder kann (in nicht dargestellter Weise) in dem Gehäuse 10 vorgesehen sein und unmittelbar an dem Anker 24 angreifen. Es ist aber häufig zweckmäßig, die Rückstellfeder an dem zu verstellenden Teil angreifen zu lassen. In beiden Fällen ergibt sich ein Stellweg, der von dem in der Magnetwicklung 18 fließenden Strom abhängt. Der Stellmotor gestattet somit eine stetige, signalabhängige Stellbewegung.The armature 24 can be under the influence of a return spring which counteracts that of the magnetic winding 18 on the armature 24 and thus on the part to be adjusted. This return spring can (in a manner not shown) be provided in the housing 10 and act directly on the armature 24. However, it is often advisable to have the return spring engage the part to be adjusted. In both cases, there is an adjustment path that flows from that flowing in the magnetic winding 18 Electricity depends. The servomotor thus permits a constant, signal-dependent actuating movement.
Die beschriebenen Lageranordnungen 32 und 34 ergeben eine wesentlich längere Lebensdauer des Stellmotors als herkömmliche Gleitlager auch bei ständigenThe bearing arrangements 32 and 34 described result in a significantly longer service life of the servomotor than conventional plain bearings, even with permanent ones
Stellbewegungen. Es wird daher möglich, einen solchen magnetischen Stellmotor auch für Anwendungen einzusetzen, für die bekannte Stellmotoren nicht geeignet waren. Bei solchen Anwendungen können daher die neuerungsgemäßen Stellmotoren Piezosteller ersetzen und damit bei relativ niedrigen, leicht beherrschbaren Spannungen auch größere Stellwege erzielen. Actuating movements. It is therefore possible to use such a magnetic servomotor for applications for which known servomotors were not suitable. In such applications, the servomotors according to the invention can therefore replace piezo actuators and thus also achieve longer travel ranges at relatively low, easily manageable voltages.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Stellmotor für axiale Stellbewegungen mit einer Magnetwicklung und einem axial beweglich gelagerten Anker (24), dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (24) durch in axialer Richtung durchbiegbare Blattfederstrukturen (46) gelagert ist.1. Servomotor for axial actuating movements with a magnetic winding and an axially movably mounted armature (24), characterized in that the armature (24) is supported by leaf spring structures (46) which can be bent in the axial direction.
2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Blattfederstrukturen von einer an ihrem Rand eingespannten Blechmembran (46) gebildet ist, die einen einer annähernd geschlossene Kurve (56) unter Bildung eines ersten radialen Stegs (58) folgenden äußeren Durchbruch (60) und einen sich innerhalb des äußeren Durchbruchs erstreckenden, einer annähernd geschlossenen Kurve (62) unter Bildung eines zweiten radialen Stegs (64) folgenden inneren Durchbruch (66) aufweist, wobei die beiden Stege im wesentlichen einander diametral gegenüberliegen.2. Actuator according to claim 1, characterized in that each of the leaf spring structures is formed by a sheet metal membrane (46) clamped at its edge, which is an approximately closed curve (56) to form a first radial web (58) following outer opening (60 ) and an inner opening (66) which extends within the outer opening and follows an approximately closed curve (62) to form a second radial web (64), the two webs lying essentially diametrically opposite one another.
3. Stellmotor nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven (56, 62) konzentrische Kreisbögen sind.3. Servomotor according spoke 2, characterized in that the curves (56, 62) are concentric arcs.
4. Stellmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß4. Servomotor according to claim 2 or 3, characterized in that
(a) zur Halterung der Blechmembran (46) ein äußerer Ring (36) vorgesehen ist, der einen Abschnitt (40) verminderter Wandstärke und daran anschließend einen nach innen ragenden (38) Bund aufweist, und(a) for holding the sheet metal membrane (46) an outer ring (36) is provided, which has a section (40) of reduced wall thickness and then an inwardly projecting (38) collar, and
(b) in diesen Abschnitt (40) ein äußerer Klemmring (44) eingebracht ist,(b) an outer clamping ring (44) is introduced into this section (40),
(c) wobei der Rand der Blechmembran (46) zwischen dem äußeren Hemmring (44) und dem Bund des äußeren Ringes (36) eingespannt ist.(c) the edge of the sheet membrane (46) being clamped between the outer restraining ring (44) and the collar of the outer ring (36).
5. Stellmotor nach Amspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß (a) zur Verbindung des Ankers (24) mit der Blechmembran (46) die Blechmembran (46) weiterhin einen zentralen Durchbruch (68) aufweist,5. Actuator according to claim 4, characterized in that (a) for connecting the armature (24) to the sheet membrane (46), the sheet membrane (46) further has a central opening (68),
(b) ein innerer Ring (48) einen hülsenförmigen Abschnitt (52) aufweist, der sich durch den zentralen Durchbruch erstreckt,(b) an inner ring (48) has a sleeve-shaped section (52) which extends through the central opening,
(c) an den hülsenförmigen Abschnitt (52) sich ein nach außen ragender Bund (50) anschließt,(c) an outwardly projecting collar (50) adjoins the sleeve-shaped section (52),
(d) auf den hülsenförmigen Abschnitt (52) ein innerer öemmring (54) aufgebracht ist, wobei der Rand des zentralen Durchbruchs (68) der Membran (48) zwischen dem Inneren Klemmring (54) und dem nach außen ragenden Bund (50) eingespannt ist, und(d) an inner oil ring (54) is applied to the sleeve-shaped section (52), the edge of the central opening (68) of the membrane (48) being clamped between the inner clamping ring (54) and the collar (50) projecting outwards is and
(e) eine mit dem Anker (24) verbundene zentrale Achse (28) in der Bohrung des inneren Ringes (48) sitzt.(e) a central axis (28) connected to the armature (24) sits in the bore of the inner ring (48).
6. Stellmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine der Kraft der erregten Magnetwicklung (18) entgegenwirkende Rückstellfeder.6. Servomotor according to one of claims 1 to 5, characterized by a return spring counteracting the force of the excited magnetic winding (18).
7. Stellmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder unmittelbar an einem durch den Stellmotor zu verstellenden Teil angreift. 7. Servomotor according to claim 6, characterized in that the return spring acts directly on a part to be adjusted by the servomotor.
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