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DE102005059148A1 - Traction module for machine tool, has drive arranged between torque motor and output shaft of drive module which guides assembly to be propelled, where drive is suitable to increase standby torque of torque motor - Google Patents

Traction module for machine tool, has drive arranged between torque motor and output shaft of drive module which guides assembly to be propelled, where drive is suitable to increase standby torque of torque motor Download PDF

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DE102005059148A1
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torque motor
torque
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Abstract

The module has a drive arranged between a torque motor and an output shaft of a drive module which guides an assembly to be propelled. The drive is suitable to increase the standby torque of the torque motor. The motor and the drive are arranged in a common housing, and the motor is formed of an inner or outer rotor. A measuring system measures the rotation angle of a drive shaft of the motor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und findet insbesondere für rotierende und schwenkende Baugruppen wie Tischbaugruppen und Baugruppen mit Schwenkachsen in Werkzeugmaschinen Anwendun.The The invention relates to a drive module of a machine tool the preamble of the first claim and finds particular for rotating and pivoting assemblies such as table assemblies and assemblies with Swiveling axes in machine tools Appl.

Nach DE 201 10 420 U1 ist eine Werkzeugmaschine bekannt, bei welcher der Tisch über beidseitig angeordnete Direktantriebe schwenkbar gelagert ist. Als Motor wird ein linearer Rundmotor verwendet. Eine Werkzeugmaschine mit Direktantrieb wird auch in DE 102 59 215 A1 vorgestellt. Die Direktantriebe können dabei als Torque-Motoren ausgebildet sein und werden zum Antrieb der rotierenden Werkstück-Schwenkachse bzw. der rotierenden Drehtischachse eingesetzt. Nachteil der Torque-Motoren ist dabei, dass bei hohen zu erzeugenden Drehmomenten ein sehr großer Bauraum der Motoren erforderlich ist und diese großen Antriebe mit hohen Kosten verbunden sind. Durch die Motorengröße muss auch die Anschlussbaugruppe bzw. das Gehäuse hinsichtlich der erforderlichen Steifigkeit und Genauigkeit entsprechend ausgelegt sein, was den Bauraumbedarf und den erforderlichen Kostenrahmen weiter erhöht.To DE 201 10 420 U1 is a machine tool known in which the table is pivotally mounted on both sides arranged direct drives. The engine used is a linear rotary motor. A machine tool with direct drive is also in DE 102 59 215 A1 presented. The direct drives can be designed as torque motors and are used to drive the rotating workpiece pivot axis or the rotating turntable axis. Disadvantage of the torque motors is that at high torque to be generated a very large space of the motors is required and these large drives are associated with high costs. Due to the size of the motor, the connection module or the housing must also be designed accordingly with regard to the required rigidity and accuracy, which further increases the space requirement and the required cost scope.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antriebsmodul für Werkzeugmaschinen zu entwickeln, das die Übertragung hoher Drehmomente (größer 500Nm) ermöglicht, einen kleinen Bauraumbedarf bei geringen Genauigkeitsanforderungen an das Gehäuse benötigt und kostengünstig ist.task the invention is to develop a drive module for machine tools, that the transmission high torques (greater than 500Nm) allows a small space requirement with low accuracy requirements to the housing needed and cost-effective is.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst, vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.These Task is with the characterizing features of the first claim solved, advantageous versions emerge from the dependent claims.

Für das Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Antrieb einer Baugruppe, findet ein Torque-Motor Anwendung, wobei erfindungsgemäß zwischen Torque-Motor und einer zur anzutreibenden Baugruppe führenden Abtriebswelle des Antriebsmoduls ein Getriebe angeordnet ist, welches geeignet ist, dass durch den Torque-Motor bereitgestellte Drehmoment zu erhöhen.For the drive module a machine tool, in particular for driving an assembly, finds a torque motor application, according to the invention between Torque motor and one leading to the module to be driven Output shaft of the drive module, a transmission is arranged, which suitable is that provided by the torque motor torque to increase.

Bevorzugt findet dabei ein Einbau-Getriebe z.B. ein Cyclo-Getriebe Anwendung. Torque-Motor und Getriebe sind vorteilhafter Weise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei der Torque-Motor als Innen- oder Außenläufer ausgebildet sein kann.Prefers finds a built-in gear, e.g. a cyclo gear application. Torque motor and gearbox are advantageously in one common casing arranged, wherein the torque motor designed as an internal or external rotor can be.

Im Bereich der Antriebswelle des Torque-Motors kann dabei ein erstes Messsystem zur Messung des Drehwinkels der Antriebswelle des Torque-Motors angeordnet sein.in the Area of the drive shaft of the torque motor can be a first Measuring system arranged to measure the angle of rotation of the drive shaft of the torque motor be.

Vorteilhafter Weise besitzt das Antriebsmodul ein zweites Messsystem zur Messung des Drehwinkels der Abtriebswelle.Favorable Way, the drive module has a second measuring system for measurement the angle of rotation of the output shaft.

Dazu ist mit der Abtriebswelle eine Welle drehfest verbunden, die durch das Getriebe und den Torque-Motor zur gegenüberliegenden Seite des Antriebsmoduls reicht und welcher das zweite Messsystem zugeordnet ist. Der erfindungsgemäße Antrieb kann z.B. für eine rotierende Tischbaugruppe oder als Schwenkantrieb einer schwenkbaren Baugruppe eingesetzt werden.To is rotatably connected to the output shaft, a shaft passing through the gearbox and the torque motor to the opposite side of the drive module ranges and to which the second measuring system is assigned. The drive according to the invention can e.g. For a rotating table assembly or as a pivoting drive a swivel Assembly can be used.

Mit der neuartigen Lösung ist es möglich, die Kosten der Antriebseinheit gegenüber dem Einsatz eines entsprechend großen Torque-Motors, der geeignet ist ein großes Drehmoment bereitzustellen, um über 50% bis auf fast 75% zu reduzieren und das Einbaumaß ebenfalls drastisch zu verringern. Zur weiteren Kostenverringerung trägt die nun mögliche kleinere Anschlusskonstruktion bei.With the novel solution Is it possible, the cost of the drive unit compared to the use of a corresponding huge Torque motor capable of providing high torque by over 50% to reduce to almost 75% and drastically reduce the installation dimension. To further reduce costs carries the now possible smaller Connection construction at.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to embodiments and accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1: Beispiel einer Tischbaugruppe, 1 : Example of a table assembly,

2: Beispiel einer Schwenkbaugruppe, 2 : Example of a swivel assembly,

3: Ansicht einer Antriebseinheit mit Schnitt durch das Gehäuse 3 : View of a drive unit with section through the housing

4: Längsschnitt gem. 3 4 : Longitudinal section acc. 3

1 zeigt eine Tischbaugruppe 10 bestehend aus einem Gehäuse 1T und einem darauf angeordneten Tisch T, welcher um eine Achse B drehbar ist. In dem Gehäuse 1T sitzt eine hier nicht sichtbare erfindungsgemäße Antriebseinheit. In 2 ist eine Schwenkbaugruppe 20 dargestellt. 1 shows a table assembly 10 consisting of a housing 1T and a table T disposed thereon, which is rotatable about an axis B. In the case 1T sits a not visible here drive unit according to the invention. In 2 is a swivel assembly 20 shown.

Die Tischbaugruppe 10 sitzt mit dem Gehäuse 1T, über welchem der um die die Achse B drehbare Tisch T angeordnet ist, auf einem Querträger 21, der an seinen beiden Enden an Seitenwänden 22 über Schwenklager 23 um eine horizontale Achse A schwenkbar gelagert ist. Der Schwenkantrieb erfolgt über jeweils eine, in einem Gehäuse 1 außen an jeder Seitenwand 22 angeordnete, hier nicht sichtbare, erfindungsgemäße Antriebseinheit.The table assembly 10 sits with the housing 1T over which the table T rotatable about the axis B is disposed on a cross member 21 , at its two ends on sidewalls 22 via pivot bearings 23 is mounted pivotably about a horizontal axis A. The swivel drive takes place via one, in one housing 1 outside on each side wall 22 arranged, not visible here, according to the invention drive unit.

Die dreidimensionale Ansicht der Antriebseinheit mit Torque-Motor in Form eines Innenläufers im Teilschnitt zeigt 3. Die Abtriebswelle 2, welche z.B. den Tisch der Tischbaugruppe gemäß 1 dreht oder den Querträger 21 gemäß 2 schwenkt (hier nicht dargestellt), ist über ein als Einbaugetriebe ausgebildetes Getriebe 3 mit dem Torque-Motor 4 gekoppelt. Das Einbaugetriebe 3 und der Torque-Motor 4 sitzen in einem gemeinsamen Gehäuse 1, 1T, wobei die Abtriebswelle 2 ausgangsseitig am Einbaugetriebe 3 angeflanscht ist. Der in 2 nicht gezeigten Abtriebswelle der Antriebseinheit ist ein zweites Messsystem 7 zugeordnet, welches zur Erfassung der Winkelstellung des Getriebes und somit der Abtriebswelle dient. Da die Abtriebswelle 2 mit dem Querträger 21 verbunden ist, wird dieser bei einer Drehbewegung der Abtriebswelle ebenfalls um die Achse A geschwenkt und damit der Tisch T in die erforderliche Arbeitsposition gebracht. Das zweite Messsystem 7 ist gem. 2 außen am Gehäuse 1 auf der Seite des Torque-Motors angeordnet.The three-dimensional view of the drive unit with torque motor in the form of an internal rotor in partial section shows 3 , The output shaft 2 , which eg the table of the table assembly according to 1 turn or the cross member 21 according to 2 pivots (not shown here), is about a trained as a built-in gearbox 3 with the torque motor 4 coupled. The built-in gearbox 3 and the torque motor 4 sit in a common housing 1 . 1T , where the output shaft 2 on the output side of the built-in gearbox 3 is flanged. The in 2 not shown output shaft of the drive unit is a second measuring system 7 assigned, which serves to detect the angular position of the transmission and thus the output shaft. Because the output shaft 2 with the crossbeam 21 is connected, this is also pivoted about the axis A during a rotational movement of the output shaft and thus brought the table T in the required working position. The second measuring system 7 is gem. 2 outside on the housing 1 arranged on the side of the torque motor.

Den Längsschnitt gem. 3 zeigt 4. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, das der Torque-Motor 4 in einer Buchse 9 sitzt, die an einem Absatz 1.1 des Gehäuses 1 anliegt und mit Schrauben an der auf der Seite des Torque-Motors 4 liegenden Stirnseite 1.2 des Gehäuses 1 befestigt ist. Auf der Antriebswelle 5 des Torque-Motors 4 sitzt das Einbaugetriebe 3. Ausgangseitig ist am Einbaugetriebe 3 die Abtriebswelle 2 angeflanscht. Das Einbaugetriebe 3 liegt an einem weiteren Absatz 1.3 des Gehäuses 1 an und ist über Schraubverbindungen daran befestigt. Mittig an der Abtriebswelle 2 ist eine Welle 8 verdrehfest befestigt, die durch das Einbaugetriebe 3 und den Torque-Motor 4 bis zu dem zweiten Messsystem 7 reicht. Der Antriebswelle 5 des Torque-Motors 4 ist ein erstes Messsystem 6 zugeordnet, welches zur Erfassung des Drehwinkels des Antriebs des Torque-Motors dient.The longitudinal section acc. 3 shows 4 , From this representation, it can be seen that the torque motor 4 in a socket 9 sitting at a paragraph 1.1 of the housing 1 abuts and with screws on the side of the torque motor 4 lying end face 1.2 of the housing 1 is attached. On the drive shaft 5 of the torque motor 4 sits the built-in gear 3 , The output side is on the built-in gearbox 3 the output shaft 2 flanged. The built-in gearbox 3 lies at another paragraph 1.3 of the housing 1 and is attached via screw on it. Centered on the output shaft 2 is a wave 8th secured against rotation by the built-in gearbox 3 and the torque motor 4 up to the second measuring system 7 enough. The drive shaft 5 of the torque motor 4 is a first measuring system 6 assigned, which serves to detect the angle of rotation of the drive of the torque motor.

Mit der erfindungsgemäßen überraschend einfachen Lösung kann der Einbauraum der Antriebseinheit wesentlich verringert werden. Bei einem erforderlichen Drehmoment von ca. 5500 Nm beträgt bei alleiniger Anwendung eines Torque-Motors dessen Einbaumaß (Durchmesser × Länge) 800mm × 230mm und dessen Kosten etwa 20.000 EUR. Dazu kommt ein hoher Aufwand für die Anschlusskonstruktion. Durch die Kombination eines Torque-Motors mit eine Einbau-Getriebe (z.B. Cyclo-Getriebe), welches eine Übersetzung z.B. 1 : 59 aufweist, kann ein Torque-Motor mit einem Antriebsmoment von nur 93 Nm verwendet werden. Dass Abtriebsmoment beträgt dann 5487 Nm. Das Einbaumaß von Torque-Motor und Cyclo-Getriebe beträgt insgesamt (Durchmesser × Länge) nur 310mm × 216mm. Die Gesamtkosten liegen lediglich bei ca. 4.000 EUR.With the surprisingly simple invention solution the installation space of the drive unit can be significantly reduced. At a required torque of about 5500 Nm is at sole Application of a torque motor whose mounting dimension (diameter × length) 800mm × 230mm and its cost about 20,000 EUR. There is also a lot of effort for the Adjacent construction. By the combination of a torque motor with a built-in transmission (e.g., cyclo-transmission), which is a translation e.g. 1: 59, a torque motor with a drive torque to be used by only 93 Nm. That output torque is then 5487 Nm. The installation dimension of torque motor and cyclo gear is total (diameter × length) only 310mm × 216mm. The total cost is only around 4,000 EUR.

Durch die erfindungsgemäße Kombination von Torque-Motor und Getriebe kann somit der Einbaudurchmesser des Antriebes um über 50% reduziert und die Kosten um über 75% verringert werden. Die Verringerung des Einbaumaßes und auch des Gewichts ermöglicht auch eine kostengünstigere Gestaltung der Anschlusskonstruktion.By the combination of Torque motor and gearbox can thus the installation diameter of the drive to over 50% off and costs over 75% be reduced. The reduction of the installation dimension and also the weight allows also a cheaper one Design of the adjacent construction.

Claims (9)

Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Antrieb einer Baugruppe, unter Verwendung eines Torque-Motors (4), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Torque-Motor (4) und einer zur anzutreibenden Baugruppe führenden Abtriebswelle (2) des Antriebsmoduls ein Getriebe (3) angeordnet ist, welches geeignet ist, dass durch den Torque-Motor (4) bereitgestellte Drehmoment zu erhöhen.Drive module of a machine tool, in particular for driving an assembly, using a torque motor ( 4 ), characterized in that between torque motor ( 4 ) and a leading to the driven assembly output shaft ( 2 ) of the drive module a transmission ( 3 ), which is suitable that by the torque motor ( 4 ) to increase the torque provided. Antriebsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) ein Einbaugetriebe ist.Drive module according to claim 1, characterized in that the transmission ( 3 ) is a built-in gear. Antriebsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbaugetriebe ein Cyclo-Getriebe ist.Drive module according to claim 2, characterized in that that the built-in gear is a Cyclo gear. Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Torque-Motor (4) und das Getriebe (3) in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind.Drive module according to one of claims 1 to 3, characterized in that the torque motor ( 4 ) and the transmission ( 3 ) in a common housing ( 1 ) are arranged. Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Torque-Motor (4) als Innen- oder Außenläufer ausgebildet ist.Drive module according to one of claims 1 to 4, characterized in that the torque motor ( 4 ) is designed as an internal or external rotor. Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Antriebswelle (5) des Torque-Motors (4) ein erstes Messsystem (6) zur Messung des Drehwinkels der Antriebswelle des Torque-Motors angeordnet ist.Drive module according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the region of the drive shaft ( 5 ) of the torque motor ( 4 ) a first measuring system ( 6 ) is arranged for measuring the angle of rotation of the drive shaft of the torque motor. Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul ein zweites Messsystem (7) zur Messung des Drehwinkels der Abtriebswelle (2) aufweist.Drive module according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive module, a second measuring system ( 7 ) for measuring the angle of rotation of the output shaft ( 2 ) having. Antriebsmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Abtriebswelle (2) eine Welle (8) drehfest verbunden ist, die zur gegenüberliegenden Seite des Antriebsmoduls reicht und welcher das zweite Messsystem (7) zugeordnet ist.Drive module according to claim 7, characterized in that with the output shaft ( 2 ) a wave ( 8th ), which extends to the opposite side of the drive module and which the second measuring system ( 7 ) assigned. Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er als Antrieb einer rotierenden Tischbaugruppe oder als Schwenkantrieb einer schwenkbaren Baugruppe ausgebildet ist.Drive module according to one of claims 1 to 8, characterized in that it serves as a drive of a rotating Table assembly or as a rotary actuator of a hinged assembly is trained.
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