Stand der Technik : Bekannte Lösungen von Lagerungen in einer Ebene werden durch Kombination von eindimensionalen Lagerungen realisiert. Zum Beispiel werden zwei um 90 Grad zueinander montierte Linearlager mit einem Drehtisch kombiniert. Derartige Tische erfordern einen hohen technischen Aufwand, um vorhandenes Lagerspiel zu minimieren und besitzen eine relativ große zu bewegende Eigenmasse, die schnelle Bewegungsabläufe, wie zum Beispiel Schwingungen, kaum zulassen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Lagerung mittels Federelementen vorzunehmen.

Des Weiteren existieren Piezoversteller, die zwar eine gute Positionier- genauigkeit und Steifigkeit erreichen, jedoch nur über geringe Verstellwege und Geschwindigkeiten verfügen und sehr empfindlich gegen Überlast sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lagerung bzw. ein Lager zu schaffen, welches die Lagerung eines Körpers derart gestattet, dass derselbe eine Bewegung in den drei Freiheitsgraden, Längsachse, Querachse und Drehung, ausführen kann, und nach Auslenkung des Körpers eine Rückkehr in die Anfangsposition selbstständig durch Rückstellkräfte des Lagers erfolgen kann. Des Weiteren soll der Aufbau des Lagers kompakt, wartungsarm und verschleißresistent sein.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem selbstzentrierenden Magnetlager, welches aus wenigstens einem Magneten mit wenigstens einer Lagerfläche besteht, aus der ein Magnetfeld austritt oder in die ein solches eintritt, und auf der sich eine magnetisch leitfähige Kugel im Bereich des Magnetfeldes frei beweglich befindet, welches bestrebt ist, die Kugel in das Zentrum der Kraftlinien auf der Lagerfläche in einer Ruhelage zu zentrieren und Magnet

und Kugel eine magnetisch-kraftschlüssige Verbindung bilden, wobei der Magnet bei Auslenkung der Kugel aus der Ruhelage bestrebt ist, die Kugel ins Zentrum der Kraftlinien des Magnetfeldes zurückzurollen. Vorzugsweise ist auch das Gegenlager der Kugel ebenfalls ein Magnet mit einer Gegenlagerfläche, aus der ein Magnetfeld austritt oder in die ein solches eintritt, wobei die Magnete so gepolt sind, dass sie sich anziehen und beide Magnete bei Auslenkung der Kugel aus der Ruhelage bestrebt sind, die dazwischen befindliche Kugel in das jeweilige Zentrum der Kraftlinien der Magnetfelder auf der Lagerfläche und der Gegenlagerfläche zurückzurollen, so dass beide Magnete mit der dazwischen angeordneten Kugel eine magnetisch-kraftschlüssige Verbindung bilden.

Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass es eine Lagerung eines Körpers derart gestattet, dass derselbe eine Bewegung in den drei Freiheitsgraden, Längsachse, Querachse und Drehung, ausführen kann, und nach Auslenkung des Körpers eine Rückkehr in die Anfangsposition selbstständig durch die magnetischen Rückstellkräfte des Lagers erfolgt. Überschreitet eine in 90 Grad zur Bewegungsebene und entgegen der Anziehungskräfte des oder der magnetischen Lager gerichtete Kraft die Haltekräfte des oder der Magneten, so ist vorteilhaft eine zerstörungsfreie Trennung des oder der Lager mit der Möglichkeit der späteren Rekombination möglich.

Grundelement der Erfindung ist ein Einzellager, gebildet durch wenigstens einen Magneten sowie eine magnetisch leitfähige Kugel oder gebildet durch zwei Magneten, die sich gegenseitig anziehen, zwischen denen eine magnetisch leitfähige Kugel, vorzugsweise aus weichmagnetischem Metall, sich befindet. In beiden fällen bilden die Kombination Magnet-Kugel oder Magnet-Kugel-Magnet einen magnetisch-kraftschlüssigen Verbund. Kombi- niert man mindestens drei der Einzellager derart, dass die Mittelpunkte der Lager die Eckpunkte einer Fläche bilden, so erhält man eine stabile Gesamtlagerung in einer Ebene.

Die Oberfläche des oder der Magneten, aus der das Magnetfeld austritt, ist gleichzeitig die Lagerfläche und/oder die Gegenlagerfläche der Kugel des Lagers. Ebenso kann zwischen Magnet und Kugel eine Lauffläche aus

abriebfestem Material angeordnet werden, welches magnetisch leitfähig bzw. durchdringbar ist. Die Magnete sind Permanentmagnete und/oder Elektromagnete.

Des Weiteren kann eine der Lagerflächen der Kugel eine sphärisch geformte Schale als Kugellager aufweisen.

In der Anwendung des erfindungsgemäßen magnetischen Lagers kann das Gegenlager der Kugel an einem Tragteil angeordnet sein, wobei bei einer Auslenkung des Tragteils relativ zur Lagerfläche des Magneten und einer daraus resultierenden Bewegung der Kugel aus ihrer Ruhelage heraus der Magnet bestrebt ist, die Kugel unter Mitnahme des Tragteils ins Zentrum der Kraftlinien des Magnetfeldes zurückzurollen.

Mehrere Einzellager, bestehend aus wenigstens einem Magneten mit wenigstens einer Lagerfläche, aus der ein Magnetfeld austritt oder in die ein solches eintritt, und auf der sich eine magnetisch leitfähige Kugel im Bereich des Magnetfeldes frei beweglich befindet, können übereinander angeordnet und miteinander magnetisch-kraftschlüssig verbunden sein. In vorteilhafter Ausgestaltung können auf diese Weise zwei Lagerhälften über mehrere Einzellager miteinander magnetisch-kraftschlüssig verbunden werden.

Der oder die Magnete mit Lagerfläche sind Teil einer Basis, wobei das die Gegenlagerfläche/n aufweisende Tragteil unter Zwischenlage der Kugel/n an einer Tischfläche angeordnet oder Teil einer Tischfläche ist. Die Tischfläche ist Teil eines Positionier-und Fördertisch mit einem Teller und mindestens einem elektrischen Antrieb, wie Elektromagnet oder Elektromotor, Piezoantrieb oder magnetostriktiver Antrieb, durch den der Teller in Bewegung versetzbar ist, wobei zwischen Teller und Positionier-und Fördertisch mindestens ein derartiges magnetisch-kraftschlüssig wirkendes Magnetlager ausgebildet ist.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Magnetlagers sind die Spielfreiheit der Lagerung, die hohe Steifigkeit des Lagers, die geringe Masse, der geringe Abstand von zu lagerndem Körper zum festen Bezugskörper, die selbsttätige

Rückstellung des Lagers in Ausgangsposition, die Möglichkeit der zerstörungsfreie Trennung des Lagers sowie die Tatsache, dass keine Justierung notwendig ist.

Durch das Magnetlager kann des Weiteren ein Positionier-und Fördertisch mit einem Teller und mindestens einem elektrischen Antrieb, wie Elektro- magnet oder Elektromotor, Piezoantrieb oder magnetostriktiver Antrieb, durch den der Teller in Bewegung versetzbar ist, aufgebaut werden, wobei zwischen Teller und Positionier-und Fördertisch mindestens ein magneti- sches Zentrierlager gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2 ausgebildet ist.

Dieses Zentrierlager des Positionier-und Fördertisch weist unter dem Teller angeordnete, metallische Lagerkörper in Form von Kugeln oder Walzen, Lagerköpfen und Gegenlägern auf, wobei die Lagerkörper zwischen je einem der unter den Lagerkörpern angeordneten Lagerköpfen des Positionier-und Fördertisches und einem der an der Tellerunterseite angeordneten Gegen- läger frei bewegbar angeordnet ist und dass wenigstens einer der Lagerköpfe und/oder Gegenläger ein Dauermagnet aus Magnetwerkstoff oder ein Elektro- magn. et ist, der eine ebene Stirnfläche aufweist, in die die magnetischen Feldlinien unter Durchdringung der metallischen Lagerkörper ein-bzw. austreten, wobei die Magnetkräfte bei Auslenken des bzw. der Lagerkörper aus einer magnetisch-stabilen Ruhelage heraus denselben bzw. dieselben wieder in die stabile Ruhelage zurückbewegen und Magnet und Lagerkörper eine magnetisch-kraftschlüssige Verbindung bilden.

Die Lagerköpfe sind auf einer parallel zum Teller ausgerichteten Lagerplatte angeordnet, wobei mindestens einer der magnetischen Lagerköpfe oder einer der magnetischen Gegenläger eine gegenüber den benachbarten Lagerköpfen unterschiedliche Polung besitzt.

Zur Auslenkung des Tellers in Bezug zum Positionier-und Fördertisch ist zwischen Teller und Positionier-und Fördertisch mindestens ein Führungs- lager angeordnet, welches aus unter dem Teller radial verteilten Schwing- hebeln besteht, die jeweils drehfest auf der Rotationswelle eines Elektro- motors angeordnet sind, welche die Schwenkachsen für die Schwinghebel

bilden und wobei die Schwinghebel Mittel zur Aufnahme des Tellers besitzen, mit denen der Teller gegenüber den Schwinghebeln linear und quer zu den Rotationsachsen bewegbar und/oder drehbar ist.

Die Mittel der Schwinghebel des Positionier-und Fördertisches zur Aufnahme des Tisches sind Langlöcher sind, in denen von der Tellerunterseite ausragende Lagerzapfen eintauchen, wobei zwischen den Lagerzapfen und den Schwinghebeln quer zum jeweiligen Langloch ein Formschluß ausgebildet ist.

Die Antriebe, wie Elektromotoren, sind unterhalb der Lagerplatte angeordnet. Die Lagerplatte ruht auf Lagerstützen, die auf einer parallel zur Lagerplatte positionierten Fußplatte montiert sind.

Der Antrieb des Tisches erfolgt berührungslos durch ein oder mehrere mit dem Tisch verbundene Magnete oder magnetisch leitfähige Körper, auf die ein äußeres Magnetfeld einwirkt, welches durch jeweils einen oder mehrere mit dem Untergestell verbundene Elektromagnete erzeugt wird.

Ein Beispiel der Erfindung ist anhand der Beschreibung der Zeichnung eines Positionier-und Fördertisches gezeigt : Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Positionier-und Fördertisches von schräg oben mit Magnetlagern Figur 2 eine perspektivische Darstellung des Positionier-und Fördertisches von schräg unten mit Magnetlagern Figur 3 eine Seitenansicht des Positionier-und Fördertisches Figur 4 eine Draufsicht des Positionier-und Fördertisches ohne Teller Figur 5 eine Seitenansicht des Tellers und Figur 6 eine Ansicht der Unterseite des Tellers Ein selbstzentrierendes Magnetlager, bestehend aus wenigstens einem Magneten mit wenigstens einer Lagerfläche, aus der ein Magnetfeld austritt oder in die ein solches eintritt, und auf der sich eine magnetisch leitfähige Kugel im Bereich des Magnetfeldes frei beweglich befindet, welches bestrebt ist, die Kugel in das Zentrum der Kraftlinien auf der Lagerfläche in einer

Ruhelage zu zentrieren und Magnet und Kugel eine kraftschlüssige Verbindung bilden, wobei der Magnet bei Auslenkung der Kugel aus der Ruhelage bestrebt ist, die Kugel ins Zentrum der Kraftlinien des Magnetfeldes zurückzurollen, ist zum Beispiel Teil eines Positionier-und Fördertisch 1 mit einem Teller 16 und mindestens einem elektrischen Antrieb, wie Elektromagnet oder Elektromotor, Piezoantrieb oder magnetostriktiver Antrieb, durch den der Teller 16 in Bewegung versetzbar ist. Zwischen Teller 16 und Positionier-und Fördertisch 1 ist mindestens ein erfindungsgemäßes magnetisch-kraftschlüssiges Magnetlager ausgebildet, welches durch Magnetkraft aktivierbare Rückstellmittel besitzt und damit zur Zentrierung geeignet ist.

Der Positionier-und Fördertisch ist in den Figuren 1 und 2 in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Zwischen einer unteren Fußplatte 2 und einer oberen Lagerplatte 3, die durch Lagerstützen 4,5,6 von einander distanziert sind, befinden sich drei Elektromotoren 7,8,9, deren Rotationsachsen 10,11,12 die Lagerplatte 3 durchsetzen und mit ihren freien Enden in jeweils einen Schwinghebel eingreifen. Die freien Enden der Rotationsachsen 10,11,12 bilden somit zugleich die Schwenkachsen für die Schwinghebel 13,14,15.

Der Teller 16 sitzt auf den kugelförmigen Lagerkörpern 17,18,19 auf und ist in den Schwinghebeln 13,14,15 beweglich geführt. Der Teller 16 besitzt somit drei Führungsläger 20,20a, 20b, die jeweils aus einem der Schwinghebel 13,14,15 und aus jeweils einem an der Tellerunterseite 21 angeordneten Lagerzapfen 22,23,24 gebildet ist, sowie drei Zentrierläger 30,30a, 30b, bestehend aus jeweils einem der Lagerköpfe 31,32,33, je einem Lagerkörper 17,18,19 und dem jeweils zugeordneten Gegenläger 37,38,39.

Die Lagerzapfen 22,23,24 sind auf der einen Seite von den Schwinghebeln 13,14,15 in deren Längsrichtung verschieblich aufgenommen und auf ihrer anderen Seite fest mit dem Teller 16 verbunden.

Der Teller 16 besitzt keine feste Verbindung mit den Zentrierläger 30,30a, 30b. Diese sind auf den Lagerköpfen 31,32,33 ruhende Lagerkörper

in Form von metallischen Kugeln und entsprechende, in der Tellerunterseite 21 angeordnete Gegenläger 37,38,39 in Gestalt von Magneten. Auch die Lagerköpfe 31,32,33 bestehen aus Magneten. Die Zentrierläger 30,30a, 30b, die Lagerköpfen 31,32,33, die Gegenläger 37,38,39 in Gestalt von Magneten bilden die durch die Magnetkraft der Magnete aktivierbare Rückstellmittel.

Die jeweils gegenüberliegenden Magnete in Teller und Platte besitzen eine entgegengesetzte Polung und ziehen sich gegenseitig an. Im Betrieb schwenken die Schwinghebel 13,14,15 um ihre Achsen 10,11,12 und übertragen diese Bewegung auf den Teller 16, der mit seinen Lagerzapfen 22,23,24 zusätzlich innerhalb den Schwinghebeln 13,14,15 vom radial äußeren Rand 25,26,27 in Richtung der Schwenkachsen 10,11,12 verschieblich sind. Entsprechend der kontrollierten Elektromotorensteuerung kann von einer radialen Drehbewegung des Tellers 16 in eine ebenso kontrollierte lineare Bewegung in X-Y-Richtung umgestellt werden. Beim Abschalten der Elektromotoren 7,8,9 und beim Erreichen der Schwinghebeltotpunkte wird der Teller 16 punktgenau zentriert.

Wie hierzu die einzelnen Positionier-und Fördertischkomponenten ausgebildet sind, wird nachfolgend beschrieben. Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, sind die Lagerstützen 4,5,6 von der Unterseite 28 der unteren Fußplatte 2 mit Schrauben 40,41,42 montiert und auf deren gegenüber- liegenden Seiten die obere Lagerplatte 3 befestigt. Die Lagerstützen 4,5,6 sind auf einem Teilkreis der Platten 2,3 um 120° versetzt zueinander angeordnet. Um weitere 60° versetzt zu den Lagerstützen 4,5,6 sind ebenfalls in einer Kreisteilung von 120° die drei Elektromotoren 7,8,9 mit jeweils einem Schraubenpaar 43/44,45/46,47/48 unter der Lagerplatte 3 befestigt. In Verlän- gerung der Lagerstützenachsen ragen über die Oberkante 49 der Lagerplatte 3 die drei fest mit der Lagerplatte 3 verbundenen scheibenförmigen, kreiszylindrischen Lagerköpfe 31,32,33 hervor. Ferner treten die drei Rotationsachsen 10,11,12 der Elektromotoren 7,8,9 über die Oberkante 49 der Lagerplatte 3 aus. Auf jede Rotationsachse 10,11,12 ist ein Schwinghebel 13,14,15 drehfest mit jeweils zwei quer auf die Rotationsachsen 10,11,12 wirkenden Feststellschrauben 50/51,52/53,54/55 montiert.

Die Schwinghebel 13,14,15 sind an ihren Kanten abgerundete rechteck- förmige Platten, die jeweils ein, sich horizontal zwischen Rotationsachse 10,11,12 und den etwas von den äußeren Randseiten 25,26,27 eingerückt erstreckende Langlöcher 56,57,58 aufweisen. Die Schwinghebel 13,14,15 sind mit den Rotationsachsen 10,11,12 bzw. um deren Mittelachse schwenkbar.

Der Teller 16 gemäß den Figuren 5 und 6 trägt auf seiner Unterseite 21 Lagerzapfen 22,23,24, auf die dem Innenmaß der Langlöcher 565,57,58 (Figur 3,4) angepaßte Führungshülsen 59,60,61 aufgesetzt sind. Die radiale Verteilung der Führungshülsen 59,60,61 bzw. der Lagerzapfen 22,23,24 beträgt 120°. Um 60° versetzt sind auf der Tellerunterseite 21 die Gegenläger 37,38,39 in Gestalt von Magneten eingesetzt, die mit den entsprechenden Lagerköpfen 31-33 aus Magnetwerkstoff auf der Lagerplatte 3 (Figur 1-4) korrespondieren. Bei der Anordnung von zwei negativ und einem positiv gepolten Magneten auf der oberen Platte 3 und zwei positiv und einem negativ gepolten Magneten auf der Tellerunterseite 21, kann eine Lagedefinition für den Teller 16 vorgegeben werden.

Durch die gegenseitige Einwirkung der sich gegenüberliegenden Magneten und den kugelförmigen Lagerkörpern 17,18,19 erfolgt stets dann eine Zwangszentrierung des Tellers 16, wenn die Magnetkraft die auf den Teller 16 wirkenden Antriebskräfte übersteigt.

Gewerbliche Anwendbarkeit : Die Erfindung ist zum Aufbau von magnetischen Lagern geeignet, insbesondere zur Herstellung und zum Einbau in Positionier-und Fördertische.

Liste der Bezugszeichen : 1 Positionier-und Fördertisch 2 untere Fußplatte 3 obere Lagerplatte <BR> <BR> 4 Lagerstütze<BR> 5 Lagerstütze<BR> 6 Lagerstütze 7 Elektromotor 8 Elektromotor 9 Elektromotor 10 Rotationsachse von 7 11 Rotationsachse von 8 12 Rotationsachse von 9 13 Schwinghebel 14 Schwinghebel 15 Schwinghebel 16 Teller 17 Lagerkörper/Rückstellmittel 18 Lagerkörper/Rückstellmittel 19 Lagerkörper/Rückstellmittel 20 Führungslager <BR> <BR> 20a Fiihrungslager<BR> 20b Fiihrungslager 21 Tellerunterseite 22 Lagerzapfen 23 Lagerzapfen 24 Lagerzapfen 25 Außenrand von 13 26 Außenrand von 14 27 Außenrand von 15 28 Unterseite von 2 30 Zentrierlager 30a Zentrierlager 30b Zentrierlager 31 Lagerkopf/Rückstellmittel 32 Lagerkopf/Rückstellmittel 33 Lagerkopf/Rückstellmittel 37 Gegenlager/Rückstellmittel 38 Gegenlager/Rückstellmittel 39 Gegenlager/Rückstellmittel 40 Schraube 41 Schraube 42 Schraube 43 Schraube 44 Schraube 45 Schraube 46 Schraube 47 Schraube 48 Schraube 49 Oberkante von 3 50 Feststellschraube

51 Feststellschraube 52 Feststellschraube 53 Feststellschraube<BR> 54 Feststellschraube<BR> 55 Feststellschraube 56 Langloch 57 Langloch 58 Langloch 59 Führungshülse 60 Führungshülse 61 Führungshülse