Derartige Antriebseinheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie dienen insbesondere als sogenannte Pinolen dazu, Werkzeuge oder Werk- stücke zur Bearbeitung zu positionieren, wobei diese Pinolen einen Werkstück- träger oder einen Werkzeugträger mit mindestens einem Werkzeug oder mehreren Werkzeugen zum Bearbeiten eines Werkstücks tragen.

Derartige Pinolen werden in der Regel linear durch konventionelle Antriebe, wie zum Beispiel Spindelantriebe oder hydraulische Antriebe, verschoben und durch Drehantriebe angetrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit für die industrielle Fertigung, insbesondere für Werkzeugmaschinen, konstruktiv möglichst vorteilhaft zu gestalten.

Diese Aufgabe wird bei einer Antriebseinheit für die industrielle Fertigung, insbesondere für Werkzeugmaschinen, der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Aktor Sekundärteilelemente für einen rotatorischen Linearantrieb des Aktors um die Längsachse sowie für einen translatorischen Linearantrieb in der Längsrichtung angeordnet sind, welche eine zumindest rotatorisch wirksam einsetzbare Sekundärteilstruktur und eine zumindest translatorisch wirksam einsetzbare Sekundärteilstruktur bilden, daß um den Aktor herum Primärteilelemente für den rotatorischen Linearantrieb des Aktors um die Längsachse sowie für den translatorischen Linearantrieb des Aktors in der Längsrichtung angeordnet sind, welche eine zumindest rotatorisch wirksam einsetzbare Primärteilstruktur und ein zumindest translatorisch wirksam einsetzbare Primärteilstruktur bilden.

Eine zweckmäßige Lösung sieht dabei insbesondere vor, daß auf dem Aktor Sekundärteilelemente für einen rotatorischen Linearantrieb des Aktors um die Längsachse sowie für einen translatorischen Linearantrieb in der Längsrichtung angeordnet sind, welche zumindest zum Teil eine zum rotatorischen Antrieb wirksame Sekundärteilstruktur bilden und zumindest zum Teil eine translato- rischen Antrieb wirksame Sekundärteilstruktur bilden, daß um den Aktor herum Primärteilelemente für den rotatorischen Linearantrieb des Aktors um die Längsachse sowie für den translatorischen Linearantrieb des Aktors in der Längsrichtung angeordnet sind, welche zumindest zum Teil eine rotatorisch wirkende Primärteilstruktur bilden und zumindest zum Teil eine translatorisch wirkende Primärteilstruktur bilden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß durch das Anordnen von Sekundärteilelementen unmittelbar auf dem Aktor, die einer- seits einen rotatorischen Linearantrieb und andererseits einen translatorischen Linearantrieb ermöglichen, eine besonders einfache insbesondere kompakt bauende Antriebsstruktur geschaffen ist, die andererseits aufgrund der unmittelbaren Anordnung auf dem Aktor auch noch zusätzlich eine hohe Lagestabilität, Lagegenauigkeit und Steifigkeit gewährleistet.

Hinsichtlich der verwendeten Sekundärteilelemente wurden keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Sekundärteilelemente Magnete umfassen. Dies könnten bestromte Magnete sein.

Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Magnete Permanentmagnete sind, da dann eine Stromzufuhr zum Aktor entfallen kann.

Ein anderes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Sekundär- teilelemente stromlose, das heißt nicht extern mit Strom gespeiste Wicklungen umfassen, in welchen durch Felder des Primärteils Ströme induziert werden und somit auch eine Magnetisierung erreicht wird.

Hinsichtlich der zumindest rotatorisch wirksam einsetzbaren Sekundärteil- struktur wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die zumindest rotatorisch wirksam einsetzbare Sekundärteilstruktur auch translatorisch wirksam einsetzbar ist.

Darüber hinaus ist es auch bei der zumindest translatorisch wirksam einsetz- baren Sekundärteilstruktur von Vorteil, wenn diese auch rotatorisch wirksam einsetzbar ist.

Besonders günstig ist es, wenn zwei Sekundärteilstrukturen vorgesehen sind und wenn die zwei Sekundärteilstrukturen derart ausgebildet und aktivierbar sind, daß sich entweder deren rotatorische Wirkung oder deren translatorische Wirkung gegenseitig aufhebt, während sich eine translatorische bzw. rotato- rische Wirkung addiert.

Damit lassen sich in einfacher Weise sowohl rotatorisch als auch translatorisch wirksame Sekundärteilstrukturen so kombinieren, daß auch die Möglichkeit besteht, entweder nur rotatorische oder auch entweder nur translatorische Bewegungen oder eine Kombination all dieser auszuführen.

Besonders einfach lassen sich derartige Sekundärteilstrukturen dann aus- führen, wenn diese spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.

Eine derartige Spiegelebene läuft dabei vorzugsweise senkrecht zur Längs- richtung.

Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, die zumindest rotatorisch wirksame Sekundärteilstruktur so auszubilden, daß diese nur rotatorisch wirksam ein- setzbar ist.

Ferner ist es ebenfalls denkbar, die zumindest translatorisch wirksame Sekundärteilstruktur so auszubilden, daß diese nur translatorisch wirksam einsetzbar ist.

Damit liegt eine exakte Trennung der Erzeugung translatorischer und rotato- rischer Bewegungen vor, wodurch die Ansteuerung einer derartigen Antriebs- einheit einfach ausgebildet werden kann.

Hinsichtlich der Ausbildung der Sekundärteilstruktur und der Sekundärteil- elemente derselben wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß eine Ausführungsform einer zumindest rotatorisch wirksamen Sekundärteilstruktur Sekundärteilelemente mit streifenförmigen mit mindestens einer Komponente in in der Längsrichtung verlaufenden Magnetpolen aufweist. Derartige in der Längsrichtung streifen- förmige Magnetpole eignen sich besonders günstig für einen rotatorischen Linearantrieb.

Unter einem Magnetpol sind dabei magnetische Pole zu verstehen, die ent- weder durch die von den Sekundärteilelementen umfaßten Magnete oder durch stromlose, das heißt nicht extern mit Strom gespeiste, Wicklungen magnetisiert sind.

Derart ausgebildete streifenförmige Magnetpole können in unterschiedlichster Art und Weise ausgerichtet sein.

Beispielsweise ist es denkbar, die streifenförmigen Magnetpole so auszu- richten, daß diese sich schräg zur Längsrichtung erstrecken. In diesem Fall wirken die Sekundärteilelemente dann sowohl rotatorisch als auch translato- risch.

Eine andere Möglichkeit sieht vor, die streifenförmigen Magnetpole so auszu- richten, daß diese sich ungefähr parallel zur Längsrichtung erstrecken. In diesem Fall wirken die streifenförmigen Magnetpole im wesentlichen lediglich rotatorisch.

Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Ausführungsform einer zumindest linear translatorisch wirksamen Sekundärteilstruktur Sekundär- teilelemente mit streifenförmigen mit mindestens einer Komponente senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Magnetpolen aufweist. Derartige Magnetpole eigenen sich besonders günstig für einen translatorischen Linearantrieb in der Längsrichtung.

Auch die Magnetpole der zumindest linear translatorisch wirksamen Sekundärteilstruktur können in unterschiedlichster Art und Weise ausgerichtet sein.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die streifenförmigen Magnetpole sich schräg zur Längsrichtung erstrecken und somit sowohl linear translatorisch als auch rotatorisch wirken.

Eine andere Lösung sieht vor, daß die streifenförmigen Magnetpole sich ungefähr parallel zur Azimutalrichtung des Aktors erstrecken und somit im wesentlichen lediglich linear translatorisch wirksam sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sekundärteilelemente in einer Azimutal- richtung des Aktors umlaufend ausgebildete Magnetpole umfassen.

Prinzipiell ist es bei streifenförmigen Magnetpolen, die schräg zur Längs- richtung verlaufen zweckmäßig, wenn die streifenförmigen Magnetpole der einen Sekundärteilstruktur und die streifenförmigen Magnetpole der anderen Sekundärteilstruktur mit ihren Längsrichtungen einen Winkel kleiner als 180° einschließen.

Vorzugsweise sind hier Winkel im Bereich zwischen ungefähr 30° und ungefähr 150° vorgesehen.

Noch günstiger ist es, wenn Winkel im Bereich zwischen ungefähr 60° und ungefähr 120° vorgesehen sind.

Um in einfacher Weise sicherstellen zu können, daß sich die Wirkungen der beiden Sekundärteilstrukturen entweder rotatorisch oder linear translatorisch in einfacher Weise kompensieren lassen, ist vorzugsweise eine Spiegelebene vorgesehen, zu welcher die Längsrichtungen der streifenförmigen Magnetpole der einen Sekundärteilstruktur und die Längsrichtungen der streifenförmigen Magnetpole der anderen Sekundärteilstruktur spiegelsymmetrisch verlaufen.

Alternativ zum Ausbilden einer Sekundärstruktur mit in Längsrichtung streifenförmigen und in Azimutalrichtung umlaufenden Magnetpolen sieht ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sekundärstruktur vor, daß diese in einem zweidimensionalen Flächenmuster angeordnete Magnetpole von Sekundärelementen aufweist, von denen sowohl in der Längsrichtung als auch in der Azimutalrichtung mehrere aufeinanderfolgend angeordnet und sowohl rotatorisch als auch translatorisch wirksam einsetzbar sind.

Besonders günstig ist es bei dieser Lösung, wenn die Magnetpole sowohl in der Längsrichtung als auch in der Azimutalrichtung eine Ausdehnung aufweisen, die in derselben Größenordnung liegt, das heißt nicht in einer der Richtungen wesentlich größer als in der anderen Richtung ist.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Ausdehnung der Magnetpole in der Längsrichtung und in der Azimutalrichtung ungefähr gleich groß ist.

Zweckmäßigerweise ist dabei vorgesehen, daß die Magnetpole der Sekundär- teilelemente sich in der Längsrichtung und der Azimutalrichtung nur über einen Bruchteil von weniger als einem Zehntel der Ausdehnung der Sekundärteil- struktur in der jeweiligen Richtung erstrecken. Hinsichtlich der Ausbildung der Primärteilstrukturen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die zumindest rotato- risch wirksam einsetzbare Primärteilstruktur auch translatorisch wirksam ein- setzbar ist.

Ferner ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die zumindest translatorisch wirksam einsetzbare Primärteilstruktur auch rotatorisch wirksam einsetzbar ist.

Besonders günstig ist es dabei, wenn mindestens zwei Primärteilstrukturen vorgesehen sind und wenn die mindestens zwei Primärteilstrukturen so aus- gebildet und einsetzbar sind, daß bei Aktivierung beider sich entweder deren rotatorische Wirkung oder deren translatorische Wirkung gegenseitig aufheb- bar ist, während eine translatorische bzw. rotatorische Wirkung addierbar ist.

Damit lassen sich günstig derartige sowohl rotatorisch als auch linear transla- torisch wirksame Primärteilstrukturen so miteinander kombinieren, daß auch die Möglichkeit besteht entweder nur rotatorische oder nur translatorische Bewegungen auszuführen.

Besonders günstig lassen sich derartige Primärteilstrukturen dann miteinander kombinieren, wenn diese spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.

Vorzugsweise verläuft dabei eine Spiegelebene senkrecht zur Längsrichtung.

Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, daß die zumindest rotatorisch wirk- sam einsetzbare Primärteilstruktur nur rotatorisch wirksam einsetzbar ist.

Ferner ist in einem derartigen Fall zweckmäßigerweise auch vorgesehen, daß die zumindest translatorisch wirksam einsetzbare Primärteilstruktur nur trans- latorisch wirksam einsetzbar ist.

Hinsichtlich der Ausbildung der Primärteilstruktur wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß eine Ausführungsform einer zumindest rotatorisch wirksamen Primärteilstruktur Primärteilelemente mit streifenförmigen mit mindestens einer Komponente in der Längsrichtung verlaufenden und durch eine Spule magnetisierbaren Polen aufweisen.

Dabei können die streifenförmigen Pole unterschiedlich ausgerichtet sein.

Eine Lösung sieht dabei vor, daß die streifenförmigen Pole sich schräg zur Längsrichtung erstrecken. In diesem Fall sind die Pole sowohl translatorisch als auch rotatorisch wirksam.

Eine andere Lösung sieht vor, daß die streifenförmigen Pole sich ungefähr parallel zur Längsrichtung erstrecken und damit lediglich rotatorisch wirksam sind.

Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß eine Ausführungsform einer zumindest translatorisch wirksamen Primärteilstruktur Primärteilelemente mit streifenförmigen mit mindestens einer Komponente senkrecht zur Längs- richtung verlaufenden und durch eine Spule magnetisierbaren Polen aufweist.

Auch bei der translatorisch wirksamen Primärteilstruktur besteht die Möglich- keit, die streifenförmigen Pole unterschiedlich ausgerichtet anzuordnen.

So sieht eine Lösung vor, daß die streifenförmigen Pole sich schräg zur Längs- richtung erstrecken und somit rotatorisch als auch translatorisch wirksam sind.

Eine andere, vereinfachte Lösung sieht vor, daß die streifenförmigen Pole sich ungefähr parallel zur Azimutalrichtung erstreckt und somit im wesentlichen nur linear translatorisch wirksam sind.

Besonders günstig ist es, wenn die Primärteilelemente in Azimutalrichtung verlaufende Pole aufweisen, welche insbesondere ringförmig um den Aktor herum verlaufen.

Dabei können die quer zur Längsrichtung verlaufenden Pole entweder in schräg zur Längsrichtung verlaufenden Flächen liegen, die eben oder gekrümmt sein können, oder vorzugsweise in senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Ebenen liegen.

Beim Vorsehen streifenförmiger Pole besteht außerdem insbesondere bei schrägem Verlauf derselben die Möglichkeit, die streifenförmigen Pole der einen Primärteilstruktur und die streifenförmigen Pole der anderen Primärteil- struktur so anzuordnen, daß diese mit ihren Längsrichtungen einen Winkel ein- schließen, der kleiner als 180° ist.

Vorzugsweise ist dieser Winkel größer ungefähr 30° und kleiner ungefähr 150°.

Noch vorteilhafter ist es, wenn dieser Winkel größer als ungefähr 60° und kleiner als ungefähr 120° ist.

Besonders ideal lassen sich die Wirkungen derartiger Primärteilstrukturen einsetzen, wenn eine Spiegelebene vorgesehen ist, zu welcher die Längs- richtungen der streifenförmigen Pole der einen Primärteilstruktur und die Längsrichtungen der streifenförmigen Pole der anderen Primärteilstruktur spiegelsymmetrisch verlaufen.

Alternativ dazu ist vorgesehen, daß die Primärteilstruktur in einem zweidimen- sionalen Flächenmuster angeordnete Primärteilelemente aufweist, die jeweils durch eine Spule magnetisierbare Pole umfassen, von denen sowohl in der Längsrichtung als auch in der Azimutalrichtung mehrere aufeinander folgend angeordnet und sowohl rotatorisch als auch translatorisch wirksam einsetzbar sind.

Eine derart ausgebildete Primärteilstruktur schafft die Möglichkeit, sowohl als rotatorisch wirksam einsetzbar zu sein, als auch translatorisch wirksam ein- setzbar zu sein.

Besonders günstig läßt sich eine derartige Primärteilstruktur dann aufbauen, wenn die Pole sowohl in der Längsrichtung als auch in Azimutalrichtung eine Ausdehnung aufweisen, die in derselben Größenordnung liegt, das heißt, daß die Ausdehnung in der einen Richtung nicht ein Vielfaches der Ausdehnung in der anderen Richtung beträgt, also die Pole nicht streifenförmig sind.

Eine günstige Ausbildung derartiger Pole sieht vor, daß die Ausdehnung der Pole in der Längsrichtung und in der Azimutalrichtung ungefähr gleich groß ist.

Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn sich die Primärteilelemente in der Längsrichtung und der Azimutalrichtung nur über einen Bruchteil von weniger als einem Zehntel der Ausdehnung der Primärteilstrukturen in den jeweiligen Richtungen erstrecken.

Hinsichtlich der Ausdehnung der Primärteilstruktur und der Sekundärteil- struktur relativ zueinander wurden keine näheren Angaben gemacht. Um sicherzustellen, daß bei dem Bewegen des Aktors in der Längsrichtung stets dieselbe Kraft erzeugt wird, ist entweder die Sekundärteilstruktur oder die Primärteilstruktur mit einer größeren Ausdehnung in Längsrichtung auszu- bilden, so daß stets die Fläche, mit welche beide miteinander überlappen, gleich groß ist.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn die Sekundärteilstruktur in der Längsrichtung eine Ausdehnung aufweist, die mindestens um einen maxi- malen Vorschubweg des Aktors größer als die Ausdehnung der mit dieser zusammenwirkenden Primärteilstruktur ist. Damit ist in einfacher und ins- besondere kostengünstiger Weise sichergestellt, daß die zur Verschiebung in der Längsrichtung erzeugbare Kraft stets gleich groß sein kann.

Ferner ist im Fall einer Auftrennung der Primärteilstrukturen in eine rotatorisch wirksam einsetzbare und eine zumindest linear translatorisch wirksam einsetz- bare Primärteilstruktur vorzugsweise vorgesehen, daß diese mit ihren einander zugewandten Enden in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der mindestens dem maximalen Vorschubweg des Aktors in der Längsrichtung entspricht.

Diese Lösung ist insbesondere vorteilhaft, wenn der zumindest rotatorisch wirksam einsetzbaren Primärteilstruktur und der zumindest linear translato- risch wirksam einsetzbaren Primärteilstruktur eine zumindest rotatorisch wirk- sam einsetzbare bzw. zumindest linear translatorisch wirksam einsetzbare Sekundärteilstruktur zugeordnet ist.

Vorzugsweise ist in diesem Fall vorgesehen, daß die zumindest rotatorisch wirksam einsetzbare Sekundärteilstruktur und die zumindest linear translato- risch wirksam einsetzbare Sekundärteilstruktur in der Längsrichtung im wesentlichen aneinander anschließen.

Ist jedoch die Sekundärteilstruktur so ausgebildet, daß diese sowohl rotato- risch wirksam als auch linear translatorisch wirksam einsetzbar ist, so ist vor- zugsweise vorgesehen, daß die zumindest rotatorisch wirksam einsetzbare Primärteilstruktur und die zumindest linear translatorisch wirksam einsetzbare Primärteilstruktur unmittelbar aneinander anschließend angeordnet sind.

Um ferner sicherzustellen, daß für die Sekundärteilstruktur ausreichend Bewegungsfreiheit zur Verfügung steht, ist vorzugsweise vorgesehen, daß ein Abstand zwischen einer einem Lager zugewandten Seite einer Primärteil- struktur und dem jeweiligen Lager mindestens dem maximalen Vorschubweg des Aktors in der Längsrichtung entspricht.

Hinsichtlich der Ausbildung des Aktors wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keinerlei nähere Angaben gemacht. So ist es besonders vorteilhaft, wenn der Aktor zur Längs- achse rotationssymmetrische Mantelflächen aufweist.

Vorzugsweise sind dabei die Mantelflächen insbesondere auch Mantelflächen im Bereich der Sekundärteilstrukturen.

Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Aktor zur Längsachse rotationssymmetrische Lagerflächen aufweist, welche in Lageraufnahmen der Lager geführt sind.

Dabei kann die Mantelfläche im Bereich der Sekundärteilstruktur einen anderen Radius aufweisen als im Bereich der Lagerfläche. Besonders günstig ist es, wenn die Mantelfläche im Bereich der Sekundärteilstruktur einen mit mindestens einer Lagerfläche identischen Radius aufweist.

Noch vorteilhafter ist es, wenn die Mantelflächen denselben Radius wie die Lagerflächen aufweisen.

Ferner sind vorteilhafterweise die Lagerflächen so angeordnet, daß sie in der Längsrichtung auf die Sekundärteilstruktur folgen.

Bei einer Ausführung der Antriebseinheit, welche in der Längsrichtung besonders kurz baut, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Lagerflächen zumindest teilweise die Sekundärteilstruktur übergreifen, so daß es nicht notwendig ist, einen Abstand zwischen der Primärteilstruktur und den Lagern vorzusehen, da die Sekundärteilstruktur beim Verschieben des Aktors in der Längsrichtung auch in die Lager hinein bewegbar ist.

Hinsichtlich der Art der Steuerung des Aktors wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht.

Um den Aktor hinsichtlich der für eine Werkzeugmaschine erforderliche Präzision und Steifigkeit exakt positionieren zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Antriebseinheit eine Steuerung zur Positionierung des Aktors in der Längsrichtung und der Azimutalrichtung aufweist.

Diese Steuerung ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, daß sie eine Lage- erkennungseinrichtung umfaßt.

Die Lageerkennungseinrichtung kann dabei in unterschiedlichster Art und Weise arbeiten.

Beispielsweise wäre es denkbar, über optische interferometrische Messungen die Lage des Aktors zu erfassen.

Eine hinsichtlich der Lageerkennung besonders präzise und insbesondere funktionssichere Lösung sieht vor, daß die Lageerkennungseinrichtung eine Lageerfassungseinheit und eine von der Lageerfassungseinheit abtastbare Lageerfassungsstruktur umfaßt.

Eine derartige Lageerfassungseinheit und eine Lageerfassungsstruktur können in unterschiedlichster Art und Weise angeordnet sein. Beispielsweise wäre es denkbar, die Lageerfassungseinheit am Aktor anzuordnen und vom Aktor aus dessen Position hinsichtlich der Lageerfassungsstruktur zu ermitteln.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß die Lageerfassungsstruktur mit dem Aktor verbunden ist und die Lageerfassungseinheit am Lagergehäuse angeordnet ist.

Hinsichtlich der Ausbildung der Lageerfassungsstruktur wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß sich die Lageerfassungsstruktur in der Azimutalrichtung erstreckt, insbe- sondere um die Winkellagen des Aktors zu erfassen. Dies ist besonders günstig dann möglich, wenn die Lageerfassungsstruktur als in der Azimutalrichtung geschlossene Struktur ausgebildet ist.

Um gleichzeitig auch noch mit der Lageerfassungsstruktur in vorteilhafter Weise die Lage des Aktors in Längsrichtung erfassen zu können, ist vorzugs- weise vorgesehen, daß die Lageerfassungsstruktur sich in der Längsrichtung erstreckt.

Besonders zweckmäßig läßt sich die Lageerfassungsstruktur dann realisieren, wenn diese auf einer um die Längsachse des Aktors umlaufenden Fläche ange- ordnet ist.

Dabei ist es günstig, wenn die Lageerfassungsstruktur auf einer zylindrisch zur Längsachse des Aktors verlaufenden Fläche angeordnet ist, da dann in einfacher Art und Weise sowohl Linearverschiebungen als auch Drehver- schiebungen durch Erfassen der Lageerfassungsstruktur in der zylindrischen Fläche möglich sind.

Die Zylinderfläche für die Lageerfassungsstruktur könnte auf einem separaten Teil angeordnet sein.

Besonders günstig ist es, wenn die Lageerfassungsstruktur auf einer Zylinder- fläche des Aktors angeordnet ist.

Alternativ dazu ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Lageerfassungsstruktur auf einer quer zur Längsachse verlaufenden Fläche des Aktors angeordnet ist.

Hinsichtlich der Anordnung der Lageerfassungsstruktur am Aktor selbst wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die Lageerfassungsstruktur in einem Innenraum des Aktors angeordnet ist. Eine derartige Anordnung der Lageerfassungsstruktur hat den großen Vorteil, daß damit die Lageerfassungsstruktur unabhängig von der Sekundärteilstruktur angeordnet und auch abgetastet werden kann und außerdem die Lageerfassungsstruktur gegenüber äußeren Einflüssen geschützt ist.

Alternativ dazu ist vorgesehen, daß die Lageerfassungsstruktur auf einer Außenseite des Aktors angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß damit die Lageerfassungsstruktur zur Erfassung der Lage leicht zugänglich ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Lageerfassungsstruktur auf einer Mantelfläche des Aktors angeordnet ist. Die Lageerfassungsstruktur kann dabei neben der Sekundärteilstruktur angeordnet sein.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform die insbesondere eine kompakte Bauweise der Antriebseinheit ermöglicht, sieht vor, daß die Lageerfassungs- struktur sich zumindest teilweise über die Sekundärteilstruktur erstreckt.

Eine besonders günstige Lösung sieht dabei vor, daß die Lageerfassungs- struktur ungefähr in einem mittigen Bereich der Sekundärteilstruktur ange- ordnet ist.

Insbesondere bei einer rotatorisch wirksamen und einer translatorischen Sekundärteilstruktur ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Lageerfassungs- struktur sich sowohl über die zumindest rotatorisch wirksam einsetzbare als auch über die zumindest linear translatorisch wirksam einsetzbare Sekundär- teilstruktur erstreckt.

Hinsichtlich der Ausbildung der Lageerfassungsstruktur wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Lageerfassungsstruktur in einem regelmäßigen Muster angeordnete Strukturkörper umfaßt.

Vorzugsweise sind die Strukturkörper alle identisch ausgebildet.

Zweckmäßigerweise sind die Strukturkörper mit zwischen diesen liegenden Zwischenräumen in der Lageerfassungsstruktur angeordnet.

Alternativ dazu ist vorgesehen, daß die Lageerfassungsstruktur ein stochastisches Flächenmuster aufweist, wobei in diesem Fall die Lage- erfassungseinheit vorzugsweise eine Kamera ist.

Hinsichtlich der Abtastung der Lageerfassungsstruktur ist vorzugsweise vor- gesehen, daß diese durch mindestens einen Sensor der Lageerfassungseinheit abtastbar ist, mit welchem ein Drehwinkel des Aktors um die Längsachse erfaßbar ist.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Lageerfassungsstruktur durch mindestens einen Sensor der Lageerfassungseinheit abtastbar ist, mit welchem eine linear translatorische Bewegung in der Längsrichtung erfaßbar ist.

Hinsichtlich der Art wie die Steuerung zur Positionierung des Aktors arbeitet wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Aus- führungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die zumindest rotatorisch wirksam einsetzbare Primärteilstruktur durch die Steuerung hinsichtlich der Dreh- stellung des Aktors relativ zum Lagergehäuse mittels einer Lageregelung ansteuerbar ist. Das Vorsehen einer derartigen Lageregelung hat den Vorteil, daß damit eine sehr exakte Positionierung des Aktors in der Drehstellung möglich ist.

Ferner sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung vor, daß die zumindest linear translatorisch wirksam einsetzbare Primärteil- struktur durch die Steuerung hinsichtlich der linearen Position des Aktors in der Längsrichtung relativ zum Lagergehäuse mittels einer Lageregelung ansteuerbar ist.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Lageregelung für die linear translato- rische Position des Aktors relativ zum Lagergehäuse und die Lageregelung für die Drehposition des Aktors relativ zum Lagergehäuse parallel arbeiten, so daß damit jede Überlagerung einer linear translatorischen Bewegung mit einer Drehbewegung ausführbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgen- den Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungs- beispiele.

In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein mögliches Ausführungs- beispiel einer Drehmaschine mit erfindungsgemäßen Antriebs- einheiten ; Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ; Fig. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in Fig. 2 ; Fig. 4 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 2 eines zweiten Aus- führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ; Fig. 5 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 2 eines dritten Aus- führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ; Fig. 6 eine schematische Ansicht ähnlich Fig. 2 eines vierten Aus- führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ; Fig. 7 eine Darstellung eines Verlaufs magnetisierbarer Pole und deren Kraftwirkung in Abwicklung beim vierten Ausführungsbeispiel ; Fig. 8 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 2 eines fünften Aus- führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ; Fig. 9 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 2 eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ; Fig. 10 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 2 eines siebten Aus- führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ; Fig. 11 eine Darstellung eines Verlaufs magnetisierbarer Pole in Abwicklung beim siebten Ausführungsbeispiel ; Fig. 12 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Lageerkennungseinrichtung ; Fig. 13 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungs- beispiels einer erfindungsgemäßen Lageerkennungseinrichtung ; Fig. 14 eine schematische Darstellung einer ersten Form von Struktur- elementen einer Lageerfassungsstruktur ; Fig. 15 eine schematische Darstellung einer zweiten Form von Struktur- elementen einer erfindungsgemäßen Lageerfassungseinrichtung ; Fig. 16 eine schematische Darstellung einer dritten Form von Struktur- elementen einer erfindungsgemäßen Lageerfassungseinrichtung ; Fig. 17 eine weitere Form einer Lageerfassungsstruktur ; Fig. 18 eine erste Möglichkeit einer Anordnung des zweiten Aus- führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lageerkennungs- einrichtung ; Fig. 19 eine zweite Möglichkeit der Anordnung des zweiten Aus- führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lageerkennungs- einrichtung ; Fig. 20 eine dritte Möglichkeit der Anordnung einer erfindungsgemäßen Lageerkennungseinrichtung und Fig. 21 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lage- erkennungseinrichtung.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werk- zeugmaschine, in diesem Fall einer Drehmaschine, umfaßt ein Maschinen- gestell 10, an welchem eine Antriebseinheit 12 für eine Spindel 14 gehalten ist, welche zum Aufnehmen eines Werkstücks 16 ein Spannfutter 18 aufweist, wobei die Spindel 14 durch die Antriebseinheit 12 um eine Spindelachse 20 drehbar und in Richtung der Spindelachse 20, das heißt eine Z-Richtung, ver- schiebbar durch die Antriebseinheit 12 antreibbar und gelagert ist.

Ferner umfaßt die Werkzeugmaschine eine Antriebseinheit 22 zum Bewegen eines Werkzeugträgers 24, welcher beispielsweise zwei Revolverköpfe 26 und 28 umfaßt, die an einem gemeinsamen Revolverkopfträger 30 sitzen, und gegenüber dem Revolverkopfträger 30 um eine Schaltachse 32 drehbar sind, wobei die Schaltachse 32 beispielsweise parallel zur Z-Richtung verläuft.

Darüber hinaus ist der gesamte Revolverkopfträger 30 durch die Antriebs- einheit 22 um eine Achse 32, beispielsweise eine B-Achse, drehbar und in Richtung der Achse 32, das heißt beispielsweise eine X-Richtung, verschiebbar, wobei die X-Richtung quer, vorzugsweise senkrecht zur Spindelachse 20 ver- läuft, so daß durch Verschiebung der Werkzeugträger 24 Werkzeuge 36 der Revolverköpfe 26,28 in der X-Richtung zur Spindelachse 20 verschiebbar und positionierbar sind, um das Werkstück 16 zu bearbeiten, wobei die Bewegung des Werkstücks 16 in der Z-Richtung durch Verschieben der Spindel 14 erfolgen kann.

Sowohl die Bewegungen des Werkzeugträgers 24 als auch die Bewegungen der Spindel 14 werden durch eine Steuerung 40 gesteuert, welche mit den Antriebseinheiten 12 und 22 zusammenwirkt, um sowohl die Spindel 14 als auch den Werkzeugträger 24 relativ zueinander so zu positionieren, daß jedes der Werkzeuge 36 in der für die Bearbeitung des Werkstücks 16 geeigneten Weise zum Einsatz kommt.

Die Antriebseinheit 12 für die Spindel 14 und die Antriebseinheit 22 für den Werkzeugträger 24 können dabei vom Prinzip her in gleicher Weise aufgebaut sein, wobei bei einem ersten in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel jede dieser Antriebseinheiten 12,22 einen Aktor 50 umfaßt, der relativ zu einem Lagergehäuse 52 sowohl um eine Längsachse 54 drehbar als auch in Richtung der Längsachse 54 verschiebbar gelagert ist. Der Aktor 50 bildet im Falle der Spindel 14 einen Teil der Spindel 14, welcher das Spannfutter 18 trägt, und im Fall des Werkzeugträgers 24 einen Teil des Werkzeugträgers 24, welcher den Lagerkopf 30 trägt.

Der Aktor 50 ist dabei durch zwei im Abstand voneinander angeordnete Lager 56 und 58 am Lagergehäuse 52 gelagert, welche beispielsweise als hydro- statische oder aerostatische Lager ausgebildet sind.

Ferner ist der Aktor 50 vorzugsweise als zur Längsachse 54 kreiszylindrischer Körper mit Mantelflächen 60 ausgebildet, der zur Ausbildung des Lagers 56 Lagerflächen 62 aufweist, die in einer fest am Lagergehäuse 52 angeordneten Lageraufnahme 64 sowohl um die Längsachse 54 drehbar als auch in Richtung dieser verschiebbar sind. Außerdem weist der Aktor 50 zur Bildung des Lagers 58 Lagerflächen 66 auf, die gegenüber einer am Lagergehäuse 52 ange- ordneten Lageraufnahme 68 um die Längsachse 54 drehbar und in Richtung dieser verschiebbar sind.

Zum Antrieb des Aktors 50 ist dieser mit einer ersten Sekundärteilstruktur 70R versehen, welche erste Sekundärteilelemente 72R aufweist, die jeweils Magnetpole 74R bilden. Die Magnetpole 74R sind so angeordnet, daß in einer Azimutalrichtung 76 zur Längsachse 54 aufeinanderfolgende Magnetpole 74R alternierende Polaritäten 74RN, 74RS aufweisen und die beispielsweise in einer parallel zur Längsachse 54 verlaufenden Längsrichtung 78 langgestreckt aus- gebildet sind.

Ferner ist der Aktor 50 mit einer zweiten Sekundärteilstruktur 70L versehen, die zweite Sekundärteilelemente 72L aufweist, die ihrerseits Magnetpole 74L bilden. Die Magnetpole 74L sind so angeordnet, daß in der Richtung 78 auf- einanderfolgende Magnetpole 74L alternierende Polaritäten 74LN, 74LS auf- weisen und beispielsweise in der Azimutalrichtung 76 um die Längsachse 54 herumverlaufend ausgebildet sind.

Die Sekundärteilstrukturen 70R und 70L können dabei durch Sekundärteil- elemente 72R und 72L gebildet werden, die entweder Permanentmagnete oder nicht aktiv stromgespeiste Kurzschlußwicklungen umfassen.

Der ersten Sekundärteilstruktur 70R ist eine erste Primärteilstruktur 80R zugeordnet, welche erste Primärteilelemente 82R aufweist, die in der Azimutal- richtung 76 aufeinanderfolgend angeordnete magnetisierbare Pole 84R auf- weist, wobei in der Azimutalrichtung 76 aufeinanderfolgende Pole 84R alter- nierende Polaritäten 84RN, 84RS aufweisen. Vorzugsweise sind die Magnetpole 84R in der Längsrichtung 78 langgestreckt ausgebildet. Ferner ist jedem der Pole 84R eine Spule 86R zur Magnetisierung des jeweiligen Pols 84R zuge- ordnet.

Auch der zweiten Sekundärteilstruktur 70L ist eine Primärteilstruktur 80L zugeordnet, welche einzelne Primärteilelemente 82L aufweist, die magnetisier- bare Pole 84L bilden, wobei in der Längsrichtung 78 aufeinanderfolgende Pole 84L alternierende Polaritäten 84LN, 84LS aufweisen und sich vorzugsweise in der azimutalen Richtung 76 um die zweite Sekundärteilstruktur 70L herum erstrecken.

In gleicher Weise wie die Primärteilelemente 82R umfassen auch die Primär- teilelemente 82L Spulen 86L zur Magnetisierung der Pole 84L.

Die erste Primärteilstruktur 80R bildet somit mit der ersten Sekundärteil- struktur 70R einen rotatorischen Direktantrieb 90R zum Erzeugen einer Dreh- bewegung des Aktors 50 um die Längsachse 54 und die zweite Primärteil- struktur 80L bildet zusammen mit der zweiten Sekundärteilstruktur 70L einen zweiten in der Längsrichtung 78 wirksamen direkten Linearantrieb für die Bewegung des Aktors 50 relativ zum Lagergehäuse 52.

Erfindungsgemäß ist dabei der rotatorische Direktantrieb 90R so ausgebildet, daß das von diesem erzeugbare Drehmoment unabhängig von der Position des Aktors 50 bezüglich der Richtung 78 ist und andererseits ist vorzugsweise der lineare Direktantrieb 90L so ausgebildet, daß dessen Kraftwirkung auf den Aktor 50 in Längsrichtung 78 unabhängig ist von der Drehstellung des Aktors 50 relativ zum Lagergehäuse 52.

Somit ist bei der erfindungsgemäßen Lösung die von jedem der beiden Direkt- antriebe 90R und 90L erzeugte Kraftwirkung unabhängig von der vom anderen Direktantrieb 90L bzw. 90R erzeugten Bewegung.

Vorzugsweise ist hierzu vorgesehen, daß die erste Sekundärteilstruktur 70R in der Längsrichtung 78 eine Ausdehnung AR aufweist, die mindestens um einen maximalen Vorschubweg V des Aktors 50 relativ zum Längengehäuse 52 größer ist als eine Erstreckung ER der ersten Primärteilstruktur 80R in der Längsrichtung 78.

Vorzugsweise ist ebenfalls eine Ausdehnung AL der zweiten Sekundärteil- struktur 70L in der Längsrichtung 78 um den maximalen Vorschubweg V größer als eine Erstreckung EL der zweiten Primärteilstruktur 80L in der Richtung 78.

Um den Aktor 50 in der Längsrichtung 78 bewegen zu können, ohne daß die Sekundärteilstrukturen 70R und 70L mit den Lagern 56,58 kollidieren, sind die Sekundärteilstrukturen 70R und 70L so anzuordnen, daß bei der Bewegung des Aktors 50 mit dem maximalen Vorschubweg V keine Kollision mit den Lagern 56,58 oder diese tragenden Wandbereichen 57,59 des Lagergehäuses 52 auftritt, so daß bei einer Positionierung des Aktors 50 mittig zwischen einer maximal zurückgezogenen Stellung und einer maximal vorgeschobenen Stellung der Abstand von den jeweiligen Lagern 56,58 zugewandten Enden 71 von den Lagern 56 oder 58 oder diese Lager tragenden Wandbereichen 57,59 mindestens dem halben Vorschubweg entspricht.

Um andererseits die Primärteilstrukturen 8OR und 80L in allen Vorschub- stellungen voll wirksam zu erhalten, sind die Primärteilstrukturen 80R, 80L mit ihren den Lagern 56,58 zugewandten Enden 81 so anzuordnen, daß diese mindestens einen dem maximalen Vorschubweg V entsprechenden Abstand von den Lagern 56 oder 58 oder den diesen tragenden Wandbereichen 57,59 des Lagergehäuses 52 aufweisen.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebs- einheit, dargestellt in Figur 4, ist der Aktor 50 in einem Lagergehäuse 52' durch zwei Lager 56 und 58 gelagert, die allerdings so angeordnet sind, daß zwischen dem Lager 56 und dem Lager 58 sowohl die erste Sekundärteil- struktur 70R als auch die zweite Sekundärteilstruktur 70L und die erste Primärteilstruktur 80R sowie die zweite Primärteilstruktur 80L sitzen und somit der Aktor 50 beiderseits der Direktantriebe 90R und 90L gelagert ist. Folglich ist eine sehr stabile Führung für den Aktor 50 möglich, welches sich sowohl positiv auf die stabile Positionierung des Werkzeugträgers 24 oder der Spindel 14 auswirkt.

Im übrigen sind die Direktantriebe 90L und 90R in gleicher Weise ausgebildet wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Hinsichtlich der im Zusammenhang mit dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht beschriebenen Elemente finden dieselben Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel Verwendung und hinsichtlich der Beschreibung derselben wird vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.

Um eine möglichst kurze Baulänge zu erreichen, sind bei dem zweiten Aus- führungsbeispiel die Primärteilstrukturen 80R und 80L so angeordnet, daß deren einander zugewandten Enden 79 einen Abstand voneinander aufweisen, welcher mindestens dem maximalen Vorschubweg entspricht.

Darüber hinaus sind die Primärteilstrukturen 80R und 80L so angeordnet, daß deren den Lagern 56,58 zugewandte Enden 81 von diesen oder den die Lager tragenden Wandbereichen 57,59 einen Abstand aufweisen, der mindestens dem maximalen Vorschubweg entspricht.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebs- einheit, dargestellt in Fig. 5, trägt der Aktor 50 eine Sekundärteilstruktur 70', die nicht mehr wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen in eine erste und zweite Sekundärteilstruktur unterteilt ist, sondern so aufgebaut ist, daß sie sowohl in der Azimutalrichtung 76 um die Längsachse 54 als auch in der Längsrichtung 78 wirksam ist.

In diesem Fall ist die Sekundärteilstruktur 70'beispielsweise so aufgebaut, daß sie Magnetpole 74'N und 74'S aufweist, die sowohl in der zur Azimutalrichtung 76 als auch in der Längsrichtung 78 alternierend aufeinanderfolgen, wobei in diesem Fall die die Magnetpole 74'N bildenden Bereiche die die Magnetpole 74'S bildenden Bereiche umschließen, so daß die die Magnetpole 74'N bilden- den Bereiche eine Art zusammenhängendes Gitter bilden, zwischen denen die die Magnetpole 74'S bildenden Bereiche in Form isolierter Inseln angeordnet sind.

Bei einer derartigen Sekundärteilstruktur 70'ist ein rotatorischer und ein linear translatorischer Antrieb des Aktors 50dadurch möglich, daß sowohl eine erste Primärteilstruktur 80R als auch eine zweite Primärteilstruktur 80L vorgesehen sind, die beide in gleicher Weise wie bei den voranstehenden beiden Ausführungsbeispielen in der Längsrichtung 78 aufeinanderfolgend angeordnet sind und in gleicher Weise ausgebildet sind, wie im Zusammen- hang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, allerdings in diesem Fall in der Längsrichtung 78unmittelbar aneinander anschließen.

Die erste Primärteilstruktur 80R ermöglicht mit den in der Azimutalrichtung 76 aufeinanderfolgenden alternierenden Polen 74'N und 74'S einen rotatorischen Antrieb des Aktors 50, während die zweite Primärteilstruktur 80L eine lineare Verschiebung des Aktors 50 in der Längsrichtung 78 aufgrund der in der Längsrichtung 78 aufeinanderfolgenden alternierenden Magnetpole 74'N und 74'S ermöglicht.

Die einheitliche und durchgehende Sekundärteilstruktur 70'ermöglicht es somit, die Primärteile 80R und 80L unmittelbar aneinander anschließend anzu- ordnen und somit einen mindestens dem Vorschubweg V in Richtung der Längsachse 54 entsprechenden Abstand zwischen den Primärteilstrukturen 80R und 80L zu vermeiden, so daß das dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebseinheit immer noch um den Vorschubweg V des Aktors 50 in der Richtung 78 kürzer baut als die ersten und zweiten Aus- führungsbeispiele, allerdings die Möglichkeit eröffnet, die in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Primärteilstrukturen 80R und 80L einzusetzen.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 6, ist eine Sekundärteilstruktur 70"vorgesehen, welche schachbrettartig nebeneinander angeordnete Magnetpole 74"N und 74"S aufweist, wobei jeder der Magnetpole 74"durch ein Sekundärteilelement 72"gebildet ist.

Damit ist der Aktor 50 sowohl in der Azimutalrichtung 76 als auch in der zur Längsachse 54 parallelen Richtung 78 mit aufeinanderfolgend angeordneten Magnetpolen 74"versehen, welche insgesamt die Sekundärteilstruktur 70" bilden.

Die Sekundärteilstruktur 70"muß jedoch nicht zwingend rechteckförmige Magnetpole 74"aufweisen, sondern kann auch mit andersartig geformten Magnetpolen ausgeführt sein, die jeweils symmetrisch zu Kreuzungspunkten M einer sowohl in der Azimutalrichtung 76 als auch in der Richtung 78 gleich- förmigen Netzstruktur liegen, so daß die Kreuzungspunkte M sowohl in der Azimutalrichtung 76 als auch in der Längsrichtung 78 gleiche Abstandsmaße voneinander aufweisen.

Zum Antrieb einer derartigen Sekundärteilstruktur 70"sowohl hinsichtlich einer Drehung um die Längsachse 54 als auch einer Verschiebung in der Längsrichtung 78 sind zwei Primärteilstrukturen 80I und 8011 vorgesehen.

Jede dieser Primärteilstrukturen 80I und 8011 umfaßt dabei magnetisierbare Pole 841 bzw. 8411, die auf einer zur Längsachse 54 koaxialen kreiszylin- drischen Fläche derart verlaufen, daß, wie in Fig. 7 dargestellt, in der Abwick- lung die magnetisierbaren Pole 841 der Primärteilstruktur 80I parallel zuein- ander und schräg zur Längsrichtung 78 sowie schräg zur Azimutalrichtung 76, beispielsweise längs einer Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten M der Netzstruktur in einer Richtung 88I verlaufen, die in der Abwicklung einen spitzen Winkel mit der Längsrichtung 78 und der Azimutalrichtung 76 bildet.

Die Pole 841 sind ferner in einer Richtung 89I aufeinanderfolgend mit alter- nierender Polarität angeordnet.

Die Pole 84 wirken somit auf die diesen gegenüberliegenden Magnetpole 74" so, daß einer einen Pol 84I der Primärteilstruktur 80I mit einer Reihe von in der Richtung 88I aufeinanderfolgenden Magnetpolen 7411 der Sekundärteil- struktur 70"wechselwirkt, wodurch auf den Aktor 50 eine Kraft F in der Richtung 89I wirkt, die in eine Kraft FL, welche parallel zur Längsrichtung 78 und eine Kraft FA, welche parallel zur Azimutalrichtung 76 wirkt, zerlegbar ist.

Die Sekundärteilstruktur 80II ist spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Längsachse 78 verlaufenden Spiegelebene S ausgebildet wie die Sekundärteil- struktur 80I, allerdings mit dem Unterschied, daß die Richtungen 8811 und 8911 quer zu den Richtungen 88I und 89I verlaufen und somit die entstehende Kraft FII quer zur Kraft FI wirkt und somit die Kräfte FL I und FL II sowie FA 1 und FA II parallel zueinander gerichtet sind und somit entgegengesetzt oder in dieselbe Richtung wirken können.

Durch geeignete Ansteuerung der Primärteilstrukturen 80I und 8011 besteht nun die Möglichkeit, die Kräfte F I und F II so zu wählen, daß sich diese ent- weder hinsichtlich ihrer Komponenten FA I und FA II und/oder FL I und FL II aufheben oder ergänzen und somit insgesamt eine Drehung des Aktors 50 in Azimutalrichtung 76 und/oder eine Linearverschiebung des Aktors 50 in der Richtung 78 bewirken.

Die beschriebene Lösung gemäß Fig. 6 und 7 erlaubt es, den Aktor 50 so zu betreiben, daß dieser rotierbar oder linear in eine Richtung verschiebbar ist.

Noch vorteilhafter ist es, insgesamt vier den Primärteilstrukturen 80I und 8011 entsprechende Primärteilstrukturen vorzusehen, so daß sich insgesamt Kräfte FPI, -FPI, FPII, -FPII erzeugen lassen, mit welchen durch den Direktantrieb gesteuert in günstiger Weise ein stillstehender Aktor realisierbar ist, der auch durch den Direktantrieb fixiert in dieser Stellung gehalten werden kann.

Bei einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 8 ist die Sekundär- teilstruktur 70"in gleicher Weise ausgebildet wie bei dem vierten Aus- führungsbeispiel, darüber hinaus ist aber auch die Primärteilstruktur 80"ent- sprechend ausgebildet, das heißt, daß in der Abwicklung schachbrettförmig nebeneinander angeordnete Primärteilelemente 82"vorgesehen sind, welche jeweils einzelne magnetisierbare Pole 84"bilden, die dann sowohl in der Richtung 78 als auch in der Richtung 76 aufeinanderfolgende Reihen mit alter- nierender Magnetisierung 84"N und 84"S bilden.

Die einzelnen Primärteilelemente 82"sind somit einzeln in geeigneter Weise ansteuerbar, um den Aktor 50 in der Richtung 76, das heißt in Form eine Drehung um die Längsachse 54 und/oder eine Linearbewegung in der Richtung 78, das heißt parallel zur Längsachse 54, zu bewegen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, daß sich die Sekundärteilstruktur 70"über die Primärteilstruktur 80"hinauserstreckt, sondern es ist aufgrund der Einzelansteuerung der Primärteilelemente 82" auch möglich, die Sekundärteilstruktur 70"mit einer kürzeren Ausdehnung in der Richtung 78 auszubilden, als die Primärteilstruktur 80".

Gezeichnete Lösung gemäß Fig. 8 funktioniert noch besser, wenn die Pol- teilung der Primärteilstruktur 80"in der Azimutalrichtung 76 und der Längs- richtung 78 kleiner sein als die Polteilung der Sekundärteilstruktur 70".

Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebs- einheit, dargestellt in Fig. 9, sind diejenigen Elemente, die mit denen der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß hinsichtlich derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen Bezug genommen wird.

Im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen haben die auf dem Aktor 50 vorgesehenen Lagerflächen 62'des Lagers 56 sowie die Lager- flächen 66'des Lagers 58 einen Durchmesser, welcher dem der Mantelfläche 60"der Sekundärteilstruktur 70"entspricht, so daß auch die Möglichkeit besteht, mit dem die Sekundärteilstruktur 70"aufweisenden Bereich des Aktors in die Lageraufnahmen 64 hineinzufahren, um den maximal möglichen Vorschubweg V des Aktors 50 zu realisieren. Damit entfällt auch die Not- wendigkeit eines Abstandes zwischen den den Lagern 56,58 zugewandten Enden 81 der Primärteilstruktur 80", so daß sich die Lageraufnahmen 64,68 unmittelbar an die Primärteilstruktur 80"anschließen können.

Bei einem siebten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Figur 10 und 11, sind zwei Sekundärteilstrukturen 70 1 und 70 II vorgesehen, die aus Sekundär- teilelementen 72 1 bzw. 72 II aufgebaut sind, wobei die Sekundärteilelemente 72 1 und 72 II streifenförmige Pole 74 1 bzw. 74 II aufweisen, die sich, wie insbesondere in Figur 11 dargestellt, in der Abwicklung in Längsrichtungen 77 1 und 77 II erstrecken, die schräg sowohl zur Längsrichtung 78 und auch schräg zur Azimutalrichtung 76 verlaufen.

Ferner sind vorzugsweise die Längsrichtungen 77 1 und 77 II der Sekundärteil- strukturen 70 1 und 70 II derart angeordnet, daß die Längsrichtungen 77 1 und 77 II spiegelsymmetrisch zur Spiegelebene S verlaufen und einen Winkel Wl miteinander einschließen, der zwischen 0 und 180 ° liegt, vorzugsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 30 ° und ungefähr 150 °, noch besser in einem Bereich zwischen ungefähr 60 ° und ungefähr 120 °.

In dem Sekundärteil sind sowohl die Pole 741 als auch die Pole 74II so auf- einanderfolgend angeordnet, daß jeweils aufeinanderfolgende Pole 741 oder 7411 eine unterschiedliche Magnetisierung aufweisen oder unterschiedlich magnetisierbar sind, so daß ein Pol 74IN oder 74IIN gefolgt wird von einem Pol 74IS bzw. 74IIS.

Der Aufbau von Sekundärteilstrukturen 70I bzw. 7011 aus nebeneinander liegenden Polen 741 bzw. 7411 mit alternierender Magnetisierung oder alter- nierender Magnetisierbarkeit ist aus dem Aufbau von Linearmotoren bekannt.

Darüber hinaus ist beim siebten Ausführungsbeispiel auch noch vorgehen, daß den Sekundärteilstrukturen 70I und 7011 Primärteilstrukturen 80I bzw. 8011 zugeordnet sind, die ebenfalls aus Primärteilelementen 82I bzw. 8211 mit streifenförmigen Polen 84I, 8411 aufgebaut sind, die sich parallel zu Längs- richtungen 88I bzw. 8811 erstrecken, wobei die Längsrichtungen 88I und 8811 spiegelsymmetrisch zur Spiegelebene S verlaufen und in einem Winkel W2 zueinander verlaufen, der ebenfalls zwischen 0 und 180 ° liegt, vorzugsweise in derselben Größenordnung, wie der Winkel Wl, sich allerdings von dem Winkel Wl unterscheiden kann, um die Momentenwelligkeit zu reduzieren.

Die Längsrichtungen 88I und 8811 verlaufen in der in Figur 11 dargestellten Abwicklung schräg zur Längsrichtung 78 und schräg zur Azimutalrichtung 76.

Vorzugsweise ist jede der Längsrichtungen 88I und 8811 gegenüber der Längs- richtung 78 um ungefähr denselben Winkel geneigt, allerdings in unterschied- licher Richtung.

Jede der Primärteilstrukturen 80I und 80II wirkt nun mit der entsprechenden Sekundärteilstruktur 70I bzw. 7011 derart zusammen, daß durch das alleinige Zusammenwirken der jeweiligen Primärteilstruktur 80I bzw. 8011 mit der ent- sprechenden Sekundärteilstruktur 70I bzw. 7011 sowohl eine rotatorisch antreibende Wirkung als auch eine translatorisch verschiebende Wirkung entsteht.

Allerdings lassen sich die Kraftwirkungen zwischen der Primärteilstruktur 80I und der Sekundärteilstruktur 70I sowie der Primärteilstruktur 8011 und der Sekundärteilstruktur 70II miteinander kombinieren, und zwar durch gegen- läufige Ansteuerung, so daß sich entweder rotatorisch wirkende Kräfte oder translatorisch wirkende Kräfte zumindest zum Teil kompensieren, oder voll- ständig aufheben lassen, so daß der Aktor 50 somit sowohl rotatorisch als auch linear translatorisch bewegbar ist, wie im Zusammenhang mit dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 und 7 bereits beschrieben.

Zum Festsetzen des Aktors 50 ist vorgesehen, daß die Pole 84I, 84II der Primärteilstrukturen 80I und 8011 entsprechende Pole 741 und 7411 anziehen und festsetzen.

Im übrigen wird auf die detaillierten Erläuterungen der Aufkompensation und Addition von Kräften im Zusammenhang mit dem vierten Ausführungsbeispiel und Figur 7 verwiesen.

Im Zusammenhang mit den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde lediglich die Art des Antriebs des Aktors dargestellt.

Um jedoch sowohl den rotatorischen Direktantrieb 90 als auch den linear translatorischen Direktantrieb 90 exakt ansteuern zu können, ist es für die Steuerung 40 erforderlich, die Position des Aktors 50 in der Azimutalrichtung 76 und in der parallel zur Längsachse 54 verlaufenden Richtung 78 exakt zu erfassen, um die Direktantriebe 90 mittels Lageregelung betreiben zu können.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lage- erkennungseinrichtung 100, dargestellt in Fig. 12, ist eine erste Lage- erfassungseinheit 110 vorgesehen, welche vorzugsweise koaxial zur Längs- achse 54 eine Position eines mittleren Bereichs 112 einer Stirnseite 114 des Aktors 50 erfaßt, welche beispielsweise die Stirnseite ist, die dem Spannfutter 18 oder dem Revolverkopfträger 30 gegenüberliegend angeordnet ist. Bei- spielsweise ist dabei die erste Lageerfassungseinheit 110 so ausgebildet daß sie interferometrisch den Abstand zu dem Bereich 112 erfaßt.

Es wäre aber ebenfalls denkbar koaxial zur Längsachse 54 einen fest mit dem Aktor 50 verbundenen Glasmaßstab vorzusehen, der mit dem Aktor 50 mit drehbar ist und dessen Verschiebung in Richtung 78 durch eine Variante der ersten Lageerfassungseinheit 110 erfaßbar ist.

Darüber hinaus ist mindestens eine zweite Lageerfassungseinheit 120 vor- gesehen, welche eine Lageerfassungsstruktur 122 auf der Stirnseite 114 des Aktors 50 erfaßt. Vorzugsweise ist dabei die zweite Lageerfassungseinheit 120 so ausgebildet, daß sie in der Lage ist, die Lageerfassungsstruktur 122 in unterschiedlichen Positionen des Aktors 50 in der Längsrichtung 78 und unab- hängig von diesen Positionen des Aktors 50 zu erfassen, so daß durch Abtasten der Lageerfassungsstruktur 122, beispielsweise von Struktur- elementen 124 mit unterschiedlicher Reflektivität auf optischem Wege durch die zweite Lageerfassungseinheit 120, die Drehlage des Aktors 50 ständig und unabhängig von der Verschiebung des Aktors 50 in der Längsrichtung 78 erfaßbar ist.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lage- erfassungseinrichtung 100', dargestellt in Fig. 13, ist sowohl eine Bewegung in der Azimutalrichtung 76 als auch eine Bewegung in der zur Längsrichtung 78 dadurch erfaßbar, daß auf einer sich in der Azimutalrichtung 76 und der Längsrichtung 78 und koaxial zur Längsachse 54 verlaufenden Zylinderfläche 130 die Lageerfassungsstruktur 122'mit Strukturelemente 132 vorgesehen ist, die sich hinsichtlich ihrer Detektierbarkeit von zwischen den Strukturelementen 132 liegenden Zwischenbereichen 134 unterscheiden und durch einen Über- gangsbereich 136, im einfachsten Fall eine Kante gegenüber den diese um- gebenden Bereichen 134 abgegrenzt sind. Die Strukturelemente 132 können dabei sich in vielfältiger Weise gegenüber den diese umgebenden Bereichen 134 unterscheidbar sein. Im einfachsten Fall sind die Strukturelemente 132 gegenüber den diese umgebenden Bereichen 134 Erhebungen oder Ver- tiefungen, die beispielsweise optisch oder induktiv oder kapazitiv detektierbar sind.

Um dabei sowohl eine Bewegung in der Azimutalrichtung 76 als auch in der Längsrichtung 78 erfassen zu können, erfolgt eine Abtastung einer durch die Strukturelemente 132 und die diese umgebenden Bereichen 134 gebildeten Lageerfassungsstruktur 122'beispielsweise durch die Lageerfassungseinheit 120'mittels gleichzeitiger Abtastung dreier Tastpunkte TP1, TP2, TP3, wobei die Tastpunkte TP1 bis TP3 in einen derartigen Muster relativ zueinander anzulegen sind, daß dann, wenn der Tastpunkt TP1 auf einem der Struktur- elemente 132 liegt, die Tastpunkte TP2 und TP3 in die Strukturelemente 132 umgebenden Bereichen 134 liegen und zwar so, daß der Tastpunkt TP2 in der Längsrichtung 78 gegenüber dem Tastpunkt TP2 verschoben angeordnet ist und der Tastpunkt TP3 in der Azimutalrichtung 76 gegenüber dem Tastpunkt TP1 verschoben angeordnet ist, wie in Fig. 13 dargestellt.

Erfolgt bei der beschriebenen Anordnung der Tastpunkte TP1 bis TP3 eine Bewegung des Aktors 50 und somit der Zylinderfläche 130 in der Richtung 78, so bewegt sich der Tastpunkt TP3 zwischen den Strukturelementen 132 hin- durch, ohne daß die Lageerfassungseinheit 120'Änderungen, insbesondere an Übergangsbereichen 136, feststellt, während die Tastpunkte TP1 und TP2 jeweils von dem ein Strukturelement 132 umgebenden Bereich 134 auf das Strukturelemente 132 übergehen und wiederum von diesem auf einen das Strukturelement 132 umgebenden Bereich 134 und somit die Übergangs- bereiche 136 ständig durchlaufen und folglich an den Tastpunkten TP1 und TP2 ständig Änderungen entsprechend dem Abstand der Strukturelemente 132 und der Bewegung des Aktors 50 in der Richtung 78 festgestellt werden.

Sind somit in der Lageerfassungsstruktur 122'die Strukturelemente 132 einer- seits in der Azimutalrichtung 76 und andererseits in der Längsrichtung 78 auf- einanderfolgend in Form eines regelmäßigen Gitters angeordnet, so kann eine Lageerfassungseinheit 120'der Lageerkennungseinrichtung 100'gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durch die Veränderungen an den Tastpunkten TP1 bis TP3 erkennen, daß sich der Aktor 50 in Richtung 78 bewegt.

Bewegt sich andererseits der Aktor 50 im Sinne einer Drehung um die Längs- achse 54, so wird am Tastpunkt TP2 keine Änderung festzustellen sein, während an dem Tastpunkt TP1 und TP3 stets aufeinanderfolgend Änderungen eintreten und somit ist die Lageerkennungseinrichtung 100'in der Lage, eine Bewegung in der Azimutalrichtung 76 zu erkennen.

In derselben Weise können auch überlagerte Bewegungen in der Azimutal- richtung 76 und in der Längsrichtung 78 erkannt werden.

Derartige Strukturelemente 132 können in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein. Wie in Fig. 14 dargestellt, besteht die Möglichkeit, die Strukturelemente 132 als Würfel oder Quader auszubilden, welche sich gegen- über den diese umgebenden Bereichen 134 abheben, wobei die als Würfel oder Quader ausgebildeten Strukturelemente eine Oberfläche 138 aufweisen, deren Kantenlängen A und B sind und die zwischen den Strukturelementen sich erstreckenden Bereichen in Richtung der Kantenlänge A einen Abstand a und in Richtung der Kantenlänge B einen Abstand b voneinander aufweisen, wobei vorzugsweise der Abstand a gleich der Kantenlänge A und der Abstand b gleich der Kantenlänge B ist.

Bei einer Variante, dargestellt in Fig. 15, sind die Strukturelemente 132'als Pyramidenkörper ausgebildet, welche sich beispielsweise auch mit ihren Grundflächen aneinander anschließen können, so daß die die Pyramidenkörper 132'umgebenden Bereiche 134 letztlich nur eine linienförmige Ausdehnung aufweisen.

Bei einer dritten Variante dargestellt in Fig. 16, sind die Strukturelemente 132" Vertiefungen, welche sich ausgehend von einer diese umgebenden Flächen- bereich 134"in das die Fläche 130 bildende Material hineinerstrecken.

Alternativ dazu ist es, wie in Fig. 17 dargestellt denkbar, anstelle einer regel- mäßigen Struktur mit Strukturelementen 124 oder 132 eine stochastische Struktur vorzusehen, deren stochastisches Muster dann beispielsweise von einer mit einer Kamera versehenen Lageerfassungseinheit 120"erfaßt und mit einem abgespeicherten Muster der stochastischen Struktur verglichen werden muß, um exakt die Position der Lageerfassungsstruktur 122'mit einem stochastischen Muster relativ zur Lageerfassungseinheit 120" ermitteln zu können.

Die Anordnung der Lageerkennungsstruktur 122 oder 122'an dem Aktor 50 kann in unterschiedlichster Weise erfolgen. Beispielsweise ist es-wie in Fig.

18 dargestellt-denkbar, die Lageerkennungsstruktur 122'in einem mittigen Bereich des Aktors 50 vorzusehen, beispielsweise in einem Bereich, in welchem die Lageerkennungsstruktur 122'sowohl teilweise die erste Sekundärteilstruktur 70A als auch teilweise die zweite Sekundärteilstruktur 70L übergreift, wobei die Lageerfassungseinheit 120'so angeordnet ist, daß sie an dem Statorgehäuse 52'zwischen der ersten Primärteilstruktur 80R und der zweiten Primärteilstruktur 80L angeordnet ist und somit in der Lage ist, die Lageerkennungsstruktur 122'in einem sich zwischen den Primärteilstrukturen 80R und 80L zur Detektion zugänglichen Bereich zu erfassen.

Da die Lageerkennungsstruktur 122'gegenüber der Fläche 130 lediglich Abweichungen im Bereich von weniger als 1 mm aufweist, kann die Lage- erkennungsstruktur so angeordnet sein, daß diese die Sekundärteilstrukturen 70R und 70L übergreift, ohne deren Wirksamkeit negativ zu beeinflussen. Es ist damit auch möglich, die Lageerkennungsstruktur 122'so anzuordnen, daß Teile derselben-je nach Stellung des Aktors 50 entweder von der Primärteil- struktur 80R oder der Primärteilstruktur 80L umgeben sind, ohne die Wechselwirkung zwischen der jeweiligen Primärteilstruktur 80R, 80L und der entsprechenden Sekundärteilstruktur 70R bzw. 70L zu stören oder einen Luftspalt zwischen der jeweiligen Primärteilstruktur 80R, 80L und der ent- sprechenden Sekundärteilstruktur 70R bzw. 70L negativ zu beeinflussen.

Bei einem weiteren, in Fig. 19 dargestellten Ausführungsbeispiel, welches vom Aufbau der Primärteilstruktur dem fünften Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 entspricht, ist die Lageerkennungsstruktur 122'in einem Bereich der Sekundärteilstruktur 70"angeordnet, welcher von der Primärteilstruktur 80" vollständig umschlossen ist und die Primärteilstruktur 80"umfaßt lediglich eine Ausnehmung auf, um die Lageerfassungseinheit 120'so anordnen zu können, daß sie in allen Stellungen des Aktors 50, insbesondere in allen Stellungen des Aktors 50 in der Längsrichtung 78 in der Lage ist, die Lageerfassungsstruktur 122'zu erfassen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 20 wird die Tat- sache, daß der Aktor 50 einen nennenswert großen Durchmesser aufweist, dahingehend ausgenutzt, daß der Aktor 50 mit einer von der Stirnseite 114 sich in diesen hineinerstreckenden und einen Innenraum 148 umschließenden Ausnehmung 150 versehen, deren zur Mittelachse 54 koaxiale zylindrische Wandfläche 152 die Zylinderfläche 130 bildet, auf welcher die Lageerfassungs- struktur 122'angeordnet ist. Die Lageerfassungseinheit 120'ist dabei an einem Arm 154 angeordnet, welcher sich in die Ausnehmung 150 hinein- erstreckt und somit die Lageerfassungseinheit 100'so positioniert, daß diese unabhängig von der Verschiebung des Aktors 50 in der Längsrichtung 78 und auch unabhängig von der Drehung des Aktors 50 in der Azimutalrichtung 76 stets noch in der Lage ist, der Strukturelemente 132 der Lageerfassungs- struktur 122'sowie diese umgebenden Bereiche 134 zu detektieren und somit sowohl die Position des Aktors 50 in der Längsrichtung 78 als auch die ent- sprechende Drehposition des Aktors 50 zu erfassen.

Ergänzend oder alternativ dazu ist es aber auch möglich, wie in Fig. 21 darge- stellt, die Lageerfassungsstruktur 122'mit der Lageerfassungseinheit 120'zu detektieren, jedoch zusätzlich noch eine ergänzende Lageerfassungseinheit 110'vorzusehen, welche zusätzlich noch die Position des Aktors 50 in der Richtung 78 präzise erfaßt, um eindeutig die detektierte Drehstellung des Aktors 50 um die Längsachse 54 von der Bewegung des Aktors 50 in Richtung 78 trennen zu können.