ITBS20090144A1

ITBS20090144A1 - Sistema di guida tra le parti statorica e scorrevole di un motore elettrico lineare

Info

Publication number: ITBS20090144A1
Application number: IT000144A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Bellandi; Giuseppe Maffeis
Original assignee: Gimatic Spa
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2011-02-04

Description

D E S C R I Z I O N E

“SISTEMA DI GUIDA TRA LE PARTI STATORICA E SCORREVOLE

DI UN MOTORE ELETTRICO LINEARE”

Campo dell’Invenzione

La presente invenzione riguarda in generale i motori elettrici lineari, e si riferisce in particolare ad un sistema di guida tra la parte statorica e la parte mobile/scorrevole di tali motori lineari.

Stato della Tecnica

I motori elettrici lineari sono largamente impiegati in molte applicazioni che richiedono un veloce, accurato e ripetitivo posizionamento di un organo mobile rispetto a un altro fisso o relativamente ad una parte sulla quale dover operare. Corrispondentemente essi sono utilizzabili almeno come attuatori per slitte, cursori, manipolatori, nella robotica e simili, ove sono richiesti comandi e movimenti lineari alternativi.

Un motore elettrico lineare del tipo qui considerato comprende usualmente un elemento tubolare interno, o armatura, racchiudente una pluralità di magneti permanenti, un elemento tubolare o un involucro esterno e, tra i due elementi tubolari, degli avvolgimenti di filo alimentati elettricamente. Nell’insieme, i magneti e gli avvolgimenti sono disposti per generare una sequenza lineare di polarità magnetiche alternantisi e per produrre una forza motrice che si sviluppa in direzione dell’asse del motore per muovere una sua parte, fungente da cursore, rispetto all’altra, fungente da statore. Tali motori possono essere monofase, bifase, trifase, ecc, ed essere dotati anche di un sensore elettronico per rilevare correttamente la posizione del cursore rispetto allo statore. La componente mobile/scorrevole può essere quella interna mantenendo ferma quella esterna, o anche viceversa. In entrambi i casi, comunque, le due componenti interna ed esterna di motore lineare devono essere accoppiate e guidate assialmente l’una rispetto all’altra.

Secondo lo stato attuale per tecnica, l’accoppiamento con possibilità di scorrimento delle componenti mobile e fissa di un motore elettrico lineare è realizzata mediante testate o flange montate tra gli elementi tubolari interno ed esterno. Tali testate o flange hanno un foro nel quale l’elemento tubolare interno si estende ed è condotto direttamente o con l’interposizione di una boccola antifrizione. Un siffatto accoppiamento è però essenzialmente del tipo a strisciamento ed implica quindi un attrito radente il quale, anche se dinamico, oltre a rappresentare di per sé una forza dissipativa che si oppone al moto relativo tra la componente statorica e la componente mobile/scorrevole, è fonte di inconvenienti. Infatti l’attrito radente comporta anche una continua usura da strisciamento tra le superfici a contatto che a lungo andare può essere causa di ingresso di pulviscolo o detriti all’interno del motore compromettendone spesso precisione, scorrevolezza e prestazioni.

Obiettivo e Sommario dell’Invenzione

Compito della presente invenzione è di ovviare ai sopra lamentati inconvenienti della tecnica nota e di proporre corrispondentemente un innovativo sistema di guida tra la componente statorica e la componente mobile/scorrevole di un motore elettrico lineare, tale da escludere l’attrito radente tra le parti a contatto.

Tale compito viene risolto, secondo l’invenzione, con l’adozione ed il montaggio, tra la componente mobile/scorrevole e la componente statorica di un motore elettrico lineare, di elementi a rotolamento così da stabilire un attrito volvente tra le due parti accoppiate dotate di moto relativo.

Gli elementi a rotolamento possono essere di vario genere, vale a dire nella forma di cuscinetti, rulli o sfere, disposti per rotolare su una superficie dell’elemento tubolare mobile/scorrevole e supportati relativamente all’elemento tubolare statorico del motore elettrico lineare. Grazie agli elementi di accoppiamento a rotolamento, l’insieme viene quindi ad essere maggiormente salvaguardato e di più lunga efficienza e durata, dato che gli effetti dissipativi e di usura prodotti dall’attrito volvente sono molto minori e sostanzialmente ininfluenti rispetto a quelli dovuti all’attrito radente.

Breve Descrizione dei Disegni

Maggiori dettagli dell’invenzione risulteranno comunque evidenti dal seguito della descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni, nei quali;

la Fig. 1 mostra una vista esplosa di un esempio di motore elettrico lineare incorporante l’invenzione;

la Fig. 2 mostra una vista di fronte del motore in Fig. 1 assemblato;

la Fig. 3 mostra una sezione longitudinale secondo le frecce X-X in Fig. 2;

la Fig.4 mostra una vista di testa secondo la freccia F in Fig.3; e la Fig.5 mostra una vista ingrandita della parte cerchiata in Fig. 3.

Descrizione Dettagliata dell’Invenzione

Un motore elettrico lineare comprende genericamente una componente interna A ed una componente esterna B accoppiate e scorrevoli assialmente l’una rispetto all’altra. La parte scorrevole può essere la componente interna A relativamente alla componente esterna B, o anche viceversa a seconda della componente che viene mantenuta ferma.

La componente interna A è formata –Fig. 1- da un elemento tubolare interno 11 che può essere in acciaio inossidabile e che è destinato a racchiudere una pluralità di magneti permanenti 12 allineati e con le relative polarità convenientemente orientate.

La componente esterna B è formata da un elemento tubolare, o involucro, esterno 13, che può essere in ferro dolce e che è destinato a racchiudere almeno un avvolgimento elettrico 14 in modo che dopo l’assemblaggio delle due componenti A e B tale avvolgimento venga ad essere trattenuta nell’elemento tubolare esterno, tra questo e l’elemento tubolare interno 11.

Le lunghezze degli elementi tubolari interno 11 ed esterno 13 saranno scelte in funzione della potenza e della corsa del motore e delle esigenze di applicazione.

Quanto all’avvolgimento 14, questo è realizzato su una bobina 15 destinata ad alloggiare nell’elemento tubolare esterno 13 e risultare attorno al tratto dell’elemento tubolare interno 11 contenuto volta a volta nella lunghezza di detto elemento tubolare esterno. Compatibilmente con la lunghezza dell’elemento tubolare esterno 12, la bobina 15 portante l’avvolgimento elettrico può essere monopezzo, costituita cioè da un singolo corpo come è stato fatto abitualmente, oppure componibile, composta vantaggiosamente da più unità modulari di bobina 16 allineate come mostrato nella Fig. 1 e come descritto in una precedente domanda di brevetto della stessa richiedente.

In ogni caso la componente interna A e la componente esterna B del motore lineare sono accoppiate e guidate assialmente l’una nell’altra. Il loro accoppiamento è realizzato, secondo l’invenzione, interponendo degli elementi a rotolamento 17 tra l’elemento tubolare interno 11 e l’elemento tubolare o involucro esterno 13 in modo da stabilire un attrito volvente tra le componente mobile/scorrevole e la componente statorica.

Nell’esempio di esecuzione mostrato nei disegni, gli elementi a rotolamento 17 sono montati su testate o flangie di supporto 18 circondanti con gioco, quindi senza interferenza, l’elemento tubolare interno 11 e fissate alle estremità dell’elemento tubolare esterno 13.

Tali elementi a rotolamento 17 possono essere costituiti da più cuscinetti individuali 19 disposti e appoggianti a raggiera sulla superficie esterna dell’elemento tubolare interno 11, ognuno montato girevole su un relativo perno di rotazione 20 orientato trasversalmente al detto elemento tubolare interno, ovvero alla direzione di movimento della componente mobile/scorrevole del motore rispetto a quella fissa come mostrato in dettaglio nella Fig. 5.

Parimenti, ancorché non rappresentati, gli elementi a rotolamento possono essere costituiti da rulli oppure di sfere, eventualmente trattenuti da una rispettiva gabbia, posti a bordo delle testate o flangie e circondanti l’elemento tubolare esterno 11.

Per il suo fissaggio, ogni testata o flangia 18 può essere avvitata alla rispettiva estremità dell’elemento tubolare o involucro esterno 13 e completata con un coperchio frontale 21 fissatovi mediante viti 22 – Figg. 4 e 5- e previsto anche per mantenere in assetto e proteggere dall’esterno gli elementi a rotolamento portati dalla stessa testata o flangia.

In ogni caso, durante i movimenti assiali di una componente del motore rispetto all’altra, gli elementi a rotolamento, siano essi cuscinetti, rulli o sfere, appoggiano e rotolano sulla superficie esterna del corpo tubolare interno, sostanzialmente senza attriti, proprio come preconizzato per un miglior funzionamento e una maggiore precisione e durata del motore lineare.

Peraltro e senza uscire dall’ambito dell’invenzione, all’insieme sopra descritto potranno anche essere apportate delle modifiche di dettaglio, sia alle componenti del motore lineare, sia agli elementi a rotolamento, purché si realizzi un attrito volvente tra parti a contatto tra loro e suscettibili di moto lineare relativo.

Claims

“SISTEMA DI GUIDA TRA LE PARTI STATORICA E SCORREVOLE DI UN MOTORE ELETTRICO LINEARE” R I V E N D I C A Z I O N I 1. Sistema di centratura e guida tra una componente mobile/scorrevole e una componente statorica coassiali di un motore elettrico lineare, caratterizzato in ciò che tra dette due componenti sono interposti degli elementi a rotolamento (17) così da stabilire un attrito volvente tra le parti accoppiate dotate di moto relativo.
2. Sistema secondo la rivendicazione 1, dove il motore elettrico lineare comprende una componente interna (A) formata da un elemento tubolare interno (11) racchiudente una pluralità di magneti permanenti (12) allineati e con le relative polarità convenientemente orientate, ed una componente esterna (B) formata da un elemento tubolare, o involucro, esterno (13) racchiudente almeno un avvolgimento elettrico (14), e dove una di dette componenti è mobile/scorrevole rispetto all’altra componente, caratterizzato in ciò che detti elementi a rotolamento (17) sono portati da testate o flange di supporto (18) circondanti con gioco detto elemento tubolare interno (11) e fissate alle estremità dell’elemento tubolare esterno (13).
3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato in ciò che detti elementi a rotolamento (17) sono costituiti da cuscinetti individuali (19) disposti e appoggianti a raggiera sulla superficie esterna dell’elemento tubolare interno (11), ognuno di detti cuscinetti essendo montato su un relativo perno di rotazione (20) orientato trasversalmente alla direzione di movimento della componente mobile/scorrevole del motore rispetto alla componente statorica.
4. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato in ciò che detti elementi a rotolamento (17) sono costituiti da rulli individuali disposti e appoggianti sulla superficie esterna dell’elemento tubolare interno (11), ognuno di detti rulli avendo un asse di rotazione orientato trasversalmente alla direzione di movimento della componente mobile/scorrevole rispetto alla componente statorica del motore.
5. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato in ciò che detti elementi a rotolamento (17) sono costituiti da rulli o sfere disposti e appoggianti sulla superficie esterna dell’elemento tubolare interno (11), detti rulli o sfere essendo portati da una gabbia associata a ogni testata o flangia di supporto.
6. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato in ciò che ogni testata o flangia di supporto (18) è fissata all’elemento tubolare esterno per avvitamento e che ad ognuna di esse è fissato un coperchio frontale di contenimento e protezione degli elementi a rotolamento.
7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’avvolgimento del motore elettrico lineare è portato da una bobina in un sol pezzo o costituita da più elementi modulari allineati.