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DE102005026152B3 - Drive head used for positioning, in numerically-controlled machine, includes clamping ring fastened to rotor yoke forming annular space for fluid - Google Patents

Drive head used for positioning, in numerically-controlled machine, includes clamping ring fastened to rotor yoke forming annular space for fluid Download PDF

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DE102005026152B3
DE102005026152B3 DE200510026152 DE102005026152A DE102005026152B3 DE 102005026152 B3 DE102005026152 B3 DE 102005026152B3 DE 200510026152 DE200510026152 DE 200510026152 DE 102005026152 A DE102005026152 A DE 102005026152A DE 102005026152 B3 DE102005026152 B3 DE 102005026152B3
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annular space
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clamping ring
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Franz Dipl.-Ing. Scharnweber
Heinz Dr.-Ing. Scheibner
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FOTEC FORSCHUNGS und TECHNOLOG
Fotec Forschungs- und Technologiezentrum fur Industrie- und Energietechnik GmbH
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Abstract

A clamping ring (8) is fastened to the rotor yoke, between the rotor yoke (5) and the casing, forming an annular space (10). this includes a deformable membrane (9) on the casing side. The annular space is connected via a fluid circulation line (11) with a pump. In the fluid return line, after the annular space, there is a valve permitting this line to be used as a coolant line or a pressure line. The fluid circulation line (11) from the fluid pump, forms a feed line leading through the casing cover (13) and stator into the annular space. The return line from the annular chamber, which includes the valve, is led to the pump through the rotor yoke (5) and rotor body (7) A rotary coupling (12) is used through the stator casing (6) to the exterior. The annular space (10) is arranged in the clamping ring (8). Alternatively the annular space is arranged in the rotor yoke (5) and is covered by the clamping ring, acting as a membrane.

Description

Die Erfindung betrifft, einen Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel um eine Drehachse mit einem Gehäuse und einem konzentrisch zur Drehachse angeordneten mehrpoligen Außenläufermotor, der einen in das Gehäuse eingesetzten, ringförmigen, weichmagnetischen Stator mit Einzelpolwicklungen sowie ein mit Permanentmagneten belegtes ringförmiges Rotorjoch aufweist, das endseitig an einem in einem Statorgehäuse drehbar gelagerten Rotorkörper fest angeordnet ist.The Invention relates to a drive head for NC-controlled positioning movements a tool spindle about a rotation axis with a housing and a concentric with the axis of rotation arranged multipolar external rotor motor, one in the housing used, annular, soft magnetic stator with single-pole windings and one with permanent magnets occupied ring-shaped Rotor yoke, the end on a rotatable in a stator housing mounted rotor body is fixed.

Aus der DE 101 04 669 C1 ist ein Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel oder eines Werkstücktisches um mindestens eine Drehachse mit einem Gehäuse und einem konzentrisch zur Drehachse angeordneten mehrpoligen Außenläufermotor bekannt, der eine in das Gehäuse eingesetzten ringförmigen, weichmagnetischen Stator mit Einzelpolwicklungen sowie ein mit Permanentmagneten belegtes ringförmiges Rotorjoch aufweist. Das Rotorjoch ist endseitig an einem im Gehäuse drehbar gelagerten Rotorkörper angeschlossen und zwischen dem Stator und einem Gehäuseabschnitt angeordnet, welcher eine Einrichtung zum Blockieren des Rotorjoches aufweist. Die Einrichtung zum Blockieren des Rotorjoches besteht aus einer fluidbeaufschlagten, deformierbaren Membran, die sich unter Fluiddruck an das Rotorjoch anlegt. Nachteilig hierbei ist, dass es beim Betrieb des Antriebskopfes zu Erwärmungen kommt, die zu unterschiedlichen Spaltgrößen zwischen Rotorjoch und Membran führen, wodurch Positionierfehler auftreten, die erhöhte Fertigungsungenauigkeiten bewirken.From the DE 101 04 669 C1 is a drive head for NC-controlled positioning movements of a tool spindle or a workpiece table about at least one axis of rotation with a housing and a concentric to the rotation axis arranged multipolar external rotor motor known which has an inserted into the housing annular soft magnetic stator with Einzelpolwicklungen and a permanent magnet with occupied annular rotor yoke , The rotor yoke is connected at the end to a rotor body rotatably mounted in the housing and is arranged between the stator and a housing section, which has a device for blocking the rotor yoke. The means for blocking the rotor yoke consists of a fluid-loaded, deformable membrane which applies under fluid pressure to the rotor yoke. The disadvantage here is that it leads to the operation of the drive head to heat, leading to different gap sizes between the rotor yoke and diaphragm, causing positioning errors occur that cause increased manufacturing inaccuracies.

Aus der DE 92 12 079.2U1 ist ein Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel bekannt, bei der zwischen Rotor und Gehäuse ein Verteilerring mit Bohrungen angeschlossen ist, an dem ein Druckluftanschluss zur Zuführung der Kühlluft angeordnet ist.From the DE 92 12 079.2U1 a drive head for NC-controlled positioning movements of a tool spindle is known, in which a distributor ring with bores is connected between the rotor and the housing, on which a compressed air connection for supplying the cooling air is arranged.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel um eine Drehachse mit einem Gehäuse und einem konzentrisch zur Drehachse angeordneten mehrpoligen Außenläufermotor, der einen in das Gehäuse eingesetzten, ringförmigen, weichmagnetischen Stator mit Einzelpolwicklungen sowie ein mit Permanentmagneten belegtes ringförmiges Rotorjoch aufweist, das endseitig an einem in einem Statorgehäuse drehbar gelagerten Rotorkörper fest angeordnet ist, zu entwickeln, mit der die Fertigungsgenauigkeit bedeutend verbessert wird.task The invention is a drive head for NC-controlled positioning movements a tool spindle about a rotation axis with a housing and a multi-pole external rotor motor arranged concentrically to the axis of rotation, one in the housing used, annular, soft magnetic stator with single-pole windings and one with permanent magnets occupied ring-shaped Rotor yoke, the end on a rotatable in a stator housing mounted rotor body is firmly established to develop, with the manufacturing accuracy is significantly improved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Rotorjoch und dem Gehäuse ein am Rotorjoch befestigter Klemmring angeordnet ist, der mit dem Rotorjoch einen Ringraum bildet, der gehäuseseitig eine deformierbare Membran aufweist, wobei der Ringraum durch eine Fluidumlaufleitung mit einer Fluidpumpe verbunden ist, die im Fluidrücklauf nach dem Ringraum in der Fluidumlaufleitung ein Ventil aufweist, mit dem die Fluidumlaufleitung als Kühlmittelleitung oder als Druckleitung einsetzbar ist.According to the invention Task solved by that between the rotor yoke and the housing a fixed to the rotor yoke Clamping ring is arranged, which forms an annular space with the rotor yoke, the housing side having a deformable membrane, wherein the annulus by a Fluid circulation line is connected to a fluid pump, which in the fluid return to the annular space in the fluid circulation line has a valve, with the fluid circulation line as a coolant line or can be used as a pressure line.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung zeigen die Ansprüche 2 bis 4.Further embodiments of the invention show the claims 2 to 4.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert: In der dazugehörigen Zeichnung zeigen die Figuren:following the invention is explained in more detail with reference to an embodiment: In the associated Drawing show the figures:

1.: eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel und 1 .: A schematic representation of a longitudinal section through a drive head for NC-controlled positioning movements of a tool spindle and

2: die Einzelheit „Z" nach 1. 2 : the detail "Z" after 1 ,

Die 1 zeigt einen Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel 1 um eine Drehachse 3 mit einem Gehäuse 2 und einem konzentrisch zur Drehachse 3 angeordneten mehrpoligen Außenläuftermotor. Der Außenläufermotor weist einen in das Gehäuse 2 eingesetzten ringförmigen, weichmagnetischen Stator 4 mit Einzelpolwicklungen sowie ein mit Permanentmagneten belegtes, ringförmiges Rotorjoch 5 auf. Das Rotorjoch 5 ist endseitig mit einem in einem Statorgehäuse 6 drehbar gelagerten Rotorkörper 7 fest verbunden.The 1 shows a drive head for NC-controlled positioning movements of a tool spindle 1 around a rotation axis 3 with a housing 2 and one concentric with the axis of rotation 3 arranged multipolar outer rotor motor. The external rotor motor has one in the housing 2 used annular, soft magnetic stator 4 with single-pole windings as well as an annular rotor yoke occupied by permanent magnets 5 on. The rotor yoke 5 is end with one in a stator housing 6 rotatably mounted rotor body 7 firmly connected.

Zwischen dem Rotorkörper 5 und dem Gehäuse 2 ist ein am Rotorjoch 5 befestigter Klemmring 8 angeordnet. Der Klemmring 8 bildet mit dem Rotorjoch 5 einen Ringraum 10, der gehäuseseitig eine deformierbare Membran 9 aufweist, wie in 2 verdeutlicht. Der Ringraum 10 ist durch eine Fluidumlaufleitung 11 mit einer Fluidpumpe verbunden. Die Fluidumlaufleitung führt von der in der Zeichnung nicht dargestellten Fluidpumpe durch einen Gehäusedeckel 13, durch das Statorgehäuse 6, durch eine Drehdurchführung 12 in den Ringraum 10 und vom Ringraum 10 als Rücklauf in dem ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Ventil eingebaut ist, durch das Rotorjoch 5, durch den Rotorkörper 7 und mittels der Drehdurchführung 12 nach außen zur Fluidumlaufpumpe zurück. Mit der Fluidumlaufleitung 11 ist es möglich, bei geschlossenem Ventil die Fluidumlaufleitung 11 als Druckleitung zu schalten, d.h. die Membran 9 legt sich an das Gehäuse 2 an und arretiert das Rotorjoch 5. Weiterhin ist es möglich, die Fluidumlaufleitung 11 als Kühlmittelleitung zu schalten, wobei das Ventil geöffnet wird und das Fluidmittel den Ringraum 10 durchströmt und den Außenläufermotor über das Rotorjoch 5 kühlt. Es entsteht eine klemmfähige Kühlbuchse.Between the rotor body 5 and the housing 2 is one on the rotor yoke 5 attached clamping ring 8th arranged. The clamping ring 8th forms with the rotor yoke 5 an annulus 10 , the housing side of a deformable membrane 9 has, as in 2 clarified. The annulus 10 is through a fluid circulation line 11 connected to a fluid pump. The fluid circulation line leads from the fluid pump, not shown in the drawing, through a housing cover 13 , through the stator housing 6 , through a rotary union 12 in the annulus 10 and from the annulus 10 as return in which a not shown in the drawing valve is installed, through the rotor yoke 5 , through the rotor body 7 and by means of the rotary union 12 out back to the fluid circulation pump. With the fluid circulation line 11 it is possible, with the valve closed, the fluid circulation line 11 to switch as a pressure line, ie the membrane 9 Lays down to the case 2 and locks the rotor yoke 5 , Furthermore, it is possible, the fluid circulation line 11 to switch as a coolant line, wherein the valve is opened and the fluid means the annulus 10 flows through and the external rotor motor via the rotor yoke 5 cools. The result is a clampable cooling bush.

Weiterhin wird der finanzielle Aufwand bei der Fertigung des Klemmringes 8 und der Membran 9 bedeutend verringert, da der Klemmring 8 und die Membran 9 in einer Aufspannung feinbearbeitet werden können. Die Fertigbearbeitung des dünnwandigen Klemmringes 8 kann so erheblich verbessert werden, wodurch die Rundlaufgenauigkeit des Antriebskopfes bedeutend erhöht wird.Furthermore, the financial burden in the production of the clamping ring 8th and the membrane 9 significantly reduced since the clamping ring 8th and the membrane 9 can be finished in one clamping. The finishing of the thin-walled clamping ring 8th can be significantly improved so that the concentricity of the drive head is significantly increased.

11
Werkzeugspindeltool spindle
22
Gehäusecasing
33
Drehachseaxis of rotation
44
Statorstator
55
Rotorjochrotor yoke
66
Statorgehäusestator
77
Rotorkörperrotor body
88th
Klemmringclamping ring
99
Membranmembrane
1010
Ringraumannulus
1111
FluidringleitungFluid loop
1212
DrehdurchführungRotary union
1313
Gehäusedeckelhousing cover

Claims (4)

Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel um eine Drehachse mit einem Gehäuse und einem konzentrisch zur Drehachse angeordneten mehrpoligen Außenläufermotor, der einen in das Gehäuse eingesetzten, ringförmigen, weichmagnetischen Stator mit Einzelpolwicklungen sowie ein mit Permanentmagneten belegtes ringförmiges Rotorjoch aufweist, das endseitig an einem in einem Statorgehäuse drehbar gelagerten Rotorkörper fest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rotorjoch (5) und dem Gehäuse (2) ein am Rotorjoch (5) befestigter Klemmring (8) angeordnet ist, der mit dem Rotorjoch (5) einen Ringraum (10) bildet, der gehäuseseitig eine deformierbare Membran (9) aufweist, wobei der Ringraum (10) durch eine Fluidumlaufleitung (11) mit einer Fluidpumpe verbunden ist, die im Fluidrücklauf nach dem Ringraum (10) in der Fluidumlaufleitung (10) ein Ventil aufweist, mit dem die Fluidumlaufleitung (11) als Kühlmittelleitung oder als Druckleitung einsetzbar ist.Drive head for NC-controlled positioning movements of a tool spindle about a rotation axis with a housing and a concentric to the rotation axis arranged multipolar external rotor motor having an inserted into the housing, annular, soft magnetic stator with Einzelpolwicklungen and an occupied with permanent magnets annular rotor yoke, the end to an in a stator housing rotatably mounted rotor body is fixedly arranged, characterized in that between the rotor yoke ( 5 ) and the housing ( 2 ) on the rotor yoke ( 5 ) fixed clamping ring ( 8th ) is arranged, which with the rotor yoke ( 5 ) an annulus ( 10 ), the housing side a deformable membrane ( 9 ), wherein the annulus ( 10 ) by a fluid circulation line ( 11 ) is connected to a fluid pump, which in the fluid return to the annular space ( 10 ) in the fluid circulation line ( 10 ) has a valve, with which the fluid circulation line ( 11 ) can be used as a coolant line or as a pressure line. Antriebskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidumlaufleitung (11) von der Fluidpumpe als Zuleitung durch einen Gehäusedeckel (13), durch den Stator (4) in den Ringraum (10) führt und vom Ringraum (10) als Rücklauf, in dem das Ventil eingebaut ist, durch das Rotorjoch (5), durch den Rotorkörper (7) und mittels einer Drehdurchführung (12) durch das Statorgehäuse (6) nach außen zur Fluidpumpe geführt ist.Drive head according to claim 1, characterized in that the fluid circulation line ( 11 ) of the fluid pump as a supply line through a housing cover ( 13 ), through the stator ( 4 ) in the annulus ( 10 ) and from the annulus ( 10 ) as the return, in which the valve is installed, through the rotor yoke ( 5 ), by the rotor body ( 7 ) and by means of a rotary feedthrough ( 12 ) through the stator housing ( 6 ) is guided to the outside to the fluid pump. Antriebskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (10) im Klemmring (8) angeordnet ist.Drive head according to claim 1, characterized in that the annular space ( 10 ) in the clamping ring ( 8th ) is arranged. Antriebskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (10) im Rotorjoch (5) angeordnet ist und durch den Klemmring (8) membranartig abgedeckt ist.Drive head according to claim 1, characterized in that the annular space ( 10 ) in the rotor yoke ( 5 ) is arranged and by the clamping ring ( 8th ) is covered like a membrane.
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