DE102007045446A1

DE102007045446A1 - Bremsaufbau für eine Hauptwelle einer Motoreinrichtung mit unmittelbarem Antriebsmotor

Info

Publication number: DE102007045446A1
Application number: DE200710045446
Authority: DE
Inventors: Chih-Hsien Chao; Fu-Yuan Cheng
Original assignee: Hiwin Mikrosystem Corp
Current assignee: Hiwin Mikrosystem Corp
Priority date: 2007-09-24
Filing date: 2007-09-24
Publication date: 2009-04-09

Abstract

Bremsaufbau für eine Hauptwelle einer Motoreinrichtung mit unmittelbarem Antriebsmoment, bei dem die Hauptwelle für die Positionierung eines Drehmomentmotors und eines Hauptkörpers sorgt. Zwischen dem Hauptkörper und der Hauptwelle ist eine Bremsvorrichtung vorgesehen, die eine der Hauptwelle zugewandte, ringförmige Bremsölkammer aufweist. Eine die ringförmige Bremsölkammer aufweisende Bremsbaugruppe ist in Richtung der Hauptwelle mit einer dünneren Bremsverformungswand versehen. Die Bremsverformungswand ist unter Einwirkung des in der Bremsölkammer herrschenden Hochdrucks derart verformbar, dass die Bremsverformungswand nach außen vorragt und gegen die Hauptwelle drückbar ist, was die Bremsung bewirkt. Damit weist die Erfindung eine einfache Konstruktion und einen leichten Zusammenbau auf. Außerdem ist eine schnelle Bremsung der Hauptwelle gewährleistet. Ferner steht eine stärkere Spannkraft zur Verfüguing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremsaufbau für eine Hauptwelle einer Motoreinrichtung mit unmittelbarem Antriebsmoment gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei herkömmlichen Motoreinrichtungen mit unmittelbarem Antriebsmoment wird eine Hauptwelle in der Mitte des Innenrotors positioniert, wobei die Steuerung der Hauptwelle durch die Rotation des Direktantriebsdrehmomentmotors erfolgt. Dies ist zwar praktisch, aber weist die folgenden Nachteile auf:

1. Das Bremsen des herkömmlichen Direktantriebsdrehmomentmotors erfolgt also durch das natürliche Anhalten der Hauptwelle über die Antriebskraft des Drehmomentmotors. Beim Anhalten enthält die Hauptwelle noch die Drehträgheit. Daher ist es nicht möglich, eine sofortige Bremsung zu bewirken. Dies ist nicht als optimal anzusehen.
2. Wird der Direktantriebsdrehmomentmotor nach der Drehbewegung an irgendeinem Winkel angehalten, verlieren die von der Hauptwelle bewegten Werkstücke oder Schneidewerkzeuge dann die Antriebskraft, als dass die Stützkraft nicht mehr vorhanden wäre. Es liegt keine Antriebskraft für das Stützen von Werkstücken oder Schneidewerkzeugen vor, wodurch das Stützen der größeren Schneidekraft auch nicht möglich ist. Daher wirkt keine Spannkraft auf die auf der Hauptwelle befindlichen, angetriebenen Gegenstände.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremsaufbau für eine Hauptwelle einer Motoreinrichtung mit unmittelbarem Antriebsmoment zu schaffen, der eine sofortige Bremsung und eine präzise Steuerung gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Bremsaufbau für eine Hauptwelle einer Motoreinrichtung mit unmittelbarem Antriebsmoment, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Gemäß der Erfindung ist zwischen dem Hauptkörper und der Hauptwelle eine Bremsvorrichtung vorgesehen, die eine der Hauptwelle zugewandte, ringförmige Bremsölkammer aufweist. Eine die ringförmige Bremsölkammer aufweisende Bremsbaugruppe ist in Richtung der Hauptwelle mit einer dünneren Bremsverformungswand versehen. Die Bremsverformungswand ist unter Einwirkung des in der Bremsölkammer herrschenden Hochdrucks derart verformbar, dass die Bremsverformungswand nach außen vorragt und gegen die Hauptwelle drückbar ist, was die Bremsung bewirkt. Damit weist die Erfindung eine einfache Konstruktion und einen leichten Zusammenbau auf. Außerdem ist eine schnelle Bremsung der Hauptwelle gewährleistet.
Gemäß der Erfindung geschieht die Bremsung in der Weise, dass die Bremsverformungswand unter Einwirkung des in der Bremsölkammer herrschenden Hochdrucks derart verformbar ist, dass die Bremsverformungswand nach außen vorragt und gegen die Hauptwelle drückbar ist. Daher werden die Hauptwelle und die auf dieser befindliche Konstruktion durch die an der Bremsverformungswand angreifende Verformungs- und Druckkraft gestützt. Daher weist die erfindungsgemäße Hauptwelle und die auf dieser befindliche Konstruktion eine stärkere Spannkraft auf.
Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass sich eine ringförmige Bremsölkammer im Inneren der Bremsbaugruppe befindet. Die Bremsbaugruppe besitzt einen L-Sockel und eine Dichtkappe, wobei der L-Sockel und die Dichtkappe mittels O-Ringe dicht miteinander verbunden sind, was zur Vereinfachung der Konfiguration führt. Damit wird vermieden, dass eine Erhöhung von Herstellungskosten durch eine schwierige Fertigung der ringförmigen Bremsölkammer verursacht wird.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Bremsbaugruppe am vorderen Ende des Hauptkörpers angebracht ist, wobei die Bremsbaugruppe im Zusammenwirken mit der ringförmigen Bremsölkammer mit mehreren O-Ringen versehen ist, die den Austritt von Bremsöl verhindern. Beim Auswechseln von Öl in der ringförmigen Bremsölkammer kann es aus dem Ölanschluss nach außen abfließen.
Weiter besteht ein günstiges Merkmal der Erfindung darin, dass die Bremsvorrichtung zwischen dem Hauptkörper und der Hauptwelle vorgesehen ist. Seitlich am Hauptkörper ist der Ölanschluss ausgebildet, der an die ringförmige Bremsölkammer angeschlossen wird. Außerdem ist der Ölanschluss mit einer Druckquelle verbunden. Auf diese Weise kann die ringförmige Bremsölkammer federzeitig durch Steuerung verformt oder in ihre ursprüngliche Form gebracht werden. Durch eine an der Hauptwelle angreifende Kraft ergibt sich dann eine einwandfreie Bremsung.
Durch die Demontierbarkeit der erfindungsgemäßen Motoreinrichtung ergibt sich die Modularisierung. Daher stellen die Anzahl und Position der Lager und Lagersitze zwischen dem Hauptkörper und der Hauptwelle keine wesentliche Merkmale der Erfindung dar. Das heißt, dass die Lager und Lagersitze in unterschiedlicher Größe und Bauart wie Kugel- oder Rollenlager zum Einsatz kommen können.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Konstruktion;
2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Konstruktion;
3 eine vergrößerte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung; und
4 eine vergrößerte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung, die unter Druck gesetzt wird.
Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich, weist ein erfindungsgemäßer Bremsaufbau für eine Hauptwelle einer Motoreinrichtung mit unmittelbarem Antriebsmoment eine Hauptwelle 20, ein Bremselement 30, eine Lagerbaugruppe 40, einen Direktantriebsdrehmomentmotor 50, einen Hauptkörper 60, ein Positionserkennungselement 70 und eine Stellmutter 80 auf. Deren Konfiguration wird im folgenden Text beschrieben.
Der Umfang der Hauptwelle 20 verjüngt sich von einem Ende zu einem anderen Ende, und zwar derart, dass eine erste Stufe 21, eine zweite Stufe 22, eine dritte Stufe 23, eine vierte Stufe 24 und ein Außengewindeabschnitt 25 entstehen, wobei der Außengewindeabschnitt 25 an einem Endabschnitt der Hauptwelle 20 ausgebildet ist.
Die Bremsvorrichtung 30 weist eine Bremsbaugruppe 33 und mehrere O-Ringe 32 auf, wobei die Bremsbaugruppe 33 aus einem L-Sockel 334 und einer Dichtkappe 336 zusammensetzbar ist, wobei der L-Sockel 334 und die Dichtkappe 336 mit den O-Ringen 32 derart miteinander verbunden sind, dass eine ringförmige Bremsölkammer 332 entsteht. Die Bremsbaugruppe 33 ist mittig mit einem Wellenloch 331 versehen, durch das die Hauptwelle 20 hindurchgeht. Eine innere Seite der Bremsbaugruppe 33 ist der ersten Stufe 21 der Hauptwelle 20 zugewandt, während die Bremsbaugruppe 33 außen über einen Positionierabschnitt 31 verfügt. Die ringförmige Bremsölkammer 332 befindet sich im Inneren der entlang dem Wellenloch verlaufenden Wandfläche der Bremsbaugruppe 33, wobei die Bremsbaugruppe 33 zwischen der ringförmigen Bremsölkammer 332 und der Hauptwelle 20 mit einer dünneren Bremsverformungswand 333 versehen ist. Die Bremsbaugruppe 33 ist zwischen dem L-Sockel 334 und der Dichtkappe 336 an einer mit der Hauptwelle 20 und dem Positionierabschnitt 31 verbundenen Stelle mit darauf ansetzenden O-Ringen 32 versehen. Eine Ölbohrung 335 erstreckt sich ausgehend von der ringförmigen Bremsölkammer 332 nach außen und ist somit an eine Druckquelle angeschlossen. Die Kraft wirkende Richtung der z. B. hydraulischen Druckquelle ist mit Pfeilen in 4 eingezeichnet.
Die Lagerbaugruppe 40 umfasst eine erste Öldichtung 41, ein Hauptlager 42, eine zweite Öldichtung 43 und ein Hilfsrollenlager 44, wobei die erste Öldichtung 41 zwischen dem Bremselement 30 und der Hauptwelle 20 vorgesehen ist. Das Hauptlager 42 ist an der zweiten Stufe 22 der Hauptwelle 20 angebracht und gegen das Bremselement 30 drückbar, während die zweite Öldichtung 43 auf der dritten Stufe 23 der Hauptwelle 20 positioniert ist. Das Hilfsrollenlager 44 ist mit schräg ausgeführten Rollen versehen, wobei das Hilfsrollenlager 44 auf der vierten Stufe 24 sitzt und gegen die zweite Öldichtung 43 anliegt.
Der Direktantriebsdrehmomentmotor 50 ist aus einem Rotorbefestigungssitz 51, einer Rotoröldichtung 52, einem Motorrotor 53, einem Motorstator 54 und einem Motorkühlsitz 55 zusammengesetzt. Der Rotorbefestigungssitz 51 liegt zur Positionierung gegen das Hauptlager 42 der Lagerbaugruppe 40 an, wobei die Rotoröldichtung 52 und der Motorrotor 53 an der Außenseite des Rotorbefestigungssitzes 51 befestigt sind. Der Motorstator 54 befindet sich im Inneren des Motorkühlsitzes 55 und sitzt außen auf dem Motorrotor 53.
Der Hauptkörper 60 umfasst ein Gehäuse 61, eine mit diesem verbundene, hintere Abdeckung 62 und eine Öldichtung 63 für die hintere Abdeckung, wobei der Positionierabschnitt 31 des Bremselements 30 an einem Ende des Hauptkörpers 60 befestigt ist. Das Hauptlager 42 der Lagerbaugruppe 40 ist zur Positionierung zwischen dem Hauptkörper 60 und der Hauptwelle 20 vorgesehen, während die hintere Abdeckung 62 außen an der zweiten Öldichtung 43 und am Hilfsrollenlager 44 der Lagerbaugruppe 40 angebracht ist. Die Öldichtung 63 für die hintere Abdeckung ist an der Innenseite des hinteren Endes der hinteren Abdeckung 62 des Hauptkörpers 60 angeordnet. Das Gehäuse 61 befindet sich an der äußersten Seite, um die oben erwähnten Bauelemente zu unterbringen. Außerdem dient das Gehäuse 61 der Befestigung des Motorkühlsitzes 55 des Direktantriebsdrehmomentmotors 50.
Das Positionserkennungselement 70 ist an der hinteren Abdeckung 62 des Hauptkörpers 60 befestigt und sorgt für die Erfassung der Drehlageveränderung der Hauptwelle 20.
Die Stellmutter 80 ist an dem an einem Endabschnitt der Hauptwelle 20 ausgebildeten Außengewindeabschnitt 25 anschraubbar, befindet sich im Inneren der Öldichtung 63 des Hauptkörpers 60 und kommt mit ihrem Vorschub zur Anlage gegen das Hilfsrollenlager 44 der Lagerbaugruppe 40. Die Stellmutter 80 weist einen Entkupplungsschutz auf. Der Entkupplungsschutz ist an sich bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden.
Es wird dann auf 3 und 4 Bezug genommen. Die Bremsvorrichtung 30 ist mittig mit einem Wellenloch 331 versehen, durch das die Hauptwelle 20 hindurchgeht. Die ringförmige Bremsölkammer 332 befindet sich im Inneren der entlang dem Wellenloch verlaufenden Wandfläche der Bremsbaugruppe 33, wobei die Bremsbaugruppe 33 zwischen der ringförmigen Bremsölkammer 332 und der Hauptwelle 20 mit einer dünneren Bremsverformungswand 333 versehen ist. Die ringförmige Bremsölkammer 332 wird unter Druck gesetzt, der aus der Ölbohrung 335 herkommt. Damit bewirkt die ringförmige Bremsölkammer 332, dass die Bremsverformungswand 333 verformt ist und somit nach innen vorragt, wodurch die Hauptwelle 20 sofort durch die Bremsverformungswand 333 gestoppt wird. Damit wird eine zuverlässige Bremsung erzielt, indem die Hauptwelle 20 zusammengedrückt wird. Es ist daher möglich, dass sich eine schnelle Bremsung der Hauptwelle 20 durch die für eine einfache Montage sorgende, erfindungsgemäße Konstruktion ergibt.
Wird der über die Ölbohrung 335 gelieferte, auf die ringförmige Bremsölkammer 332 ausgeübte Druck entlastet, findet die durch die ringförmige Bremsölkammer 332 bewirkte Verformung der Bremsverformungswand 333 nicht mehr statt. Das heißt, dass die Hauptwelle 20 nicht mehr von der Bremsverformungswand 333 gedrückt wird, sodass die Hauptwelle 20 in nicht gebremstem Zustand wieder in Rotation versetzt werden kann.
Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass die Bremsung in der Weise geschieht, dass die dünnere Bremsverformungswand 333 der ringförmigen Bremsölkammer 332 der Bremsbaugruppe 33 verformt ist und somit nach innen vorragt, wodurch die Hauptwelle 20 durch die ringförmig ausgebildete, dünnere Bremsverformungswand 333 von außen nach innen zusammengedrückt wird, was zur sofortigen Bremsung der Hauptwelle 20 führt. Durch das von außen nach innen erfolgende Zusammendrücken der Hauptwelle 20 mit der dünneren Bremsverformungswand 333 wird gleichzeitig eine ausreichende Stütz- und Spannkraft bereitgestellt. Darüber hinaus können die auf der Hauptwelle 20 befindlichen Bauelemente, Werkstücke und Werkzeuge stabil gestützt werden, sodass sie die beim Bremsen entstehende Schneidekraft vertragen können.

20: Hauptwelle
21: erste Stufe
22: zweite Stufe
23: dritte Stufe
24: vierte Stufe
25: Außengewindeabschnitt
30: Bremselement
31: Positionierabschnitt
32: O-Ring
33: Bremsbaugruppe
331: Wellenloch
332: ringförmiger Bremsölkammer
333: dünnere Bremsverformungswand
334: L-Sockel
335: Ölbohrung
336: Dichtkappe
40: Lagerbaugruppe
41: erste Öldichtung
42: Hauptlager
43: zweite Öldichtung
44: Hilfsrollenlager
50: Direktantriebsdrehmomentmotor
51: Rotorbefestigungssitz
52: Rotoröldichtung
53: Motorrotor
54: Motorstator
55: Motorkühlsitz
60: Hauptkörper
61: Gehäuse
62: hintere Abdeckung
63: Öldichtung für die hintere Abdeckung
70: Positionserkennungselement
80: Stellmutter

Claims

Bremsaufbau für eine Hauptwelle einer Motoreinrichtung mit unmittelbarem Antriebsmoment, aufweisend: einen Hauptkörper (60); einen Direktantriebsdrehmomentmotor (50), der im Inneren des Hauptkörpers (60) vorgesehen ist; eine Hauptwelle (20), die im Direktantriebsdrehmomentmotor (50) vorgesehen ist; eine Bremsvorrichtung (30), die zwischen dem Hauptkörper (60) und der Hauptwelle (20) angeordnet und innen mit einer Bremsölkammer (332) versehen ist, wobei die Bremsölkammer (332) an einer der Hauptwelle (20) zugewandten Richtung über eine dünnere Bremsverformungswand (333) verfügt, wobei die Bremsverformungswand (333) unter Einwirkung des in der Bremsölkammer (332) herrschenden Hochdrucks derart verformbar ist, dass die Bremsverformungswand (333) nach außen vorragt und gegen die Hauptwelle (20) drückbar ist, was die Bremsung bewirkt.
Bremsaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsölkammer (332) der Bremsvorrichtung (30) angepasst an die Hauptwelle (20) ringförmig ausgebildet ist.
Bremsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (30) eine Bremsbaugruppe (33) und mehrere O-Ringe (32) aufweist, wobei die Bremsbaugruppe (33) mittig mit einem Wellenloch versehen ist, durch das die Hauptwelle (20) hindurchgeht, und wobei die Bremsbaugruppe (33) außen über einen Positionierabschnitt (31) verfugt, mit dem sich der Hauptkörper (60) in seiner Lage halten lässt, und wobei sich eine ringförmige Bremsölkammer (332) im Inneren der entlang dem Wellenloch verlaufenden Wandfläche der Bremsbaugruppe (33) befindet, und wobei die dünnere Bremsverformungswand (333) zwischen der ringförmigen Bremsölkammer (332) und der Hauptwelle (20) vorgesehen ist, und wobei die Bremsbaugruppe (33) an den der Hauptwelle (20) und dem Positionierabschnitt (31) entsprechenden Stellen mit O-Ringen (32) versehen ist, und wobei sich eine Ölbohrung (335) ausgehend von der ringförmigen Bremsölkammer (332) nach außen erstreckt.
Bremsaufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsbaugruppe (33) aus einem L-Sockel (334) und einer Dichtkappe (336) zusammensetzbar ist, wobei der L-Sockel (334) und die Dichtkappe (336) mit den O-Ringen (32) derart miteinander verbunden sind, dass eine ringförmige Bremsölkammer (332) entsteht.
Aufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, – dass der Umfang der Hauptwelle (20) der Reihenfolge nach eine erste Stufe (21), eine zweite Stufe (22), eine dritte Stufe (23), eine vierte Stufe (24) und einen Außengewindeabschnitt (25) aufweist; – dass die Lagerbaugruppe (40) eine erste Öldichtung (41), ein Hauptlager (42), eine zweite Öldichtung (43) und ein Hilfsrollenlager (44) aufweist, wobei die erste Öldichtung (41) zwischen dem Bremselement (30) und der Hauptwelle (20) vorgesehen ist, während das Hauptlager (42) an der zweiten Stufe (22) der Hauptwelle (20) angebracht und zur Positionierung gegen das Bremselement (30) drückbar ist, während die zweite Öldichtung (43) auf der dritten Stufe (23) der Hauptwelle (20) positionierbar ist, und wobei das Hilfsrollenlager (44) auf der vierten Stufe (24) sitzt, wobei das Hilfsrollenlager (44) und die zweite Öldichtung (43) aneinander anliegen; und – dass der Direktantriebsdrehmomentmotor (50) aus einem Rotorbefestigungssitz (51), einer Rotoröldichtung (52), einem Motorrotor (53), einem Motorstator (54) und einem Motorkühlsitz (55) zusammensetzbar ist, wobei der Rotorbefestigungssitz (51) gegen das Hauptlager (42) der Lagerbaugruppe (40) anliegt, und wobei die Rotoröldichtung (52) und der Motorrotor (53) an der Außenseite des Rotorbefestigungssitzes (51) befestigt sind, und wobei der Motorstator (54) im Inneren des Motorkühlsitzes (55) vorgesehen und außen auf dem Motorrotor (53) montiert ist; – dass der Hauptkörper (60) ein Gehäuse (61), eine mit diesem verbundene, hintere Abdeckung (62) und eine Öldichtung (63) für die hintere Abdeckung umfasst, wobei der Positionierabschnitt (31) des Bremselements (30) an einem Ende des Hauptkörpers (60) befestigt ist, und wobei das Hauptlager (42) der Lagerbaugruppe (40) zur Positionierung zwischen dem Hauptkörper (60) und der Hauptwelle (20) vorgesehen ist, während die hintere Abdeckung (62) außen an der zweiten Öldichtung (43) und am Hilfsrollenlager (44) der Lagerbaugruppe (40) angebracht ist, und wobei die Öldichtung (63) für die hintere Abdeckung an der Innenseite des hinteren Endes der hinteren Abdeckung (62) angeordnet ist, und wobei sich das Gehäuse (61) an der äußersten Seite befindet, um die oben erwähnten Bauelemente zu unterbringen, und wobei das Gehäuse (61) der Befestigung des Motorkühlsitzes (55) des Direktantriebsdrehmomentmotors (50) dient; und – dass ein Positionserkennungselement (70) vorgesehen ist, das sich auf der hinteren Abdeckung (62) des Hauptkörpers (60) befindet und für die Erfassung der Drehlageveränderung der Hauptwelle (20) sorgt.