DE60007493T2

DE60007493T2 - Elektrische Spindel, in Rotor und Stator teilbar

Info

Publication number: DE60007493T2
Application number: DE60007493T
Authority: DE
Inventors: Flavio Marelli
Original assignee: F M Elettromeccanica Srl
Current assignee: F M Elettromeccanica Srl
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: ITMI992152A1; ITMI992152A0; EP1093883A1; IT1314045B1; EP1093883B1; DE60007493D1; ES2212966T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Spindel, die in einen Rotorteil und einen Statorteil zerlegbar ist.
Elektrische Spindeln für Werkzeugmaschinen umfassen einen Rotorteil, der eine Spindelwelle umfasst, die mit Mitteln zum Koppeln der Werkzeuge versehen ist, welche durch Lager an ein Statorteil gekoppelt werden.
In dem Falle der Wartung oder Reparatur des Rotorteils von elektrischen Spindeln, zum Beispiel, wenn die Lager ausgewechselt werden, ist es vorteilhaft, nur den Rotorteil von der elektrischen Spindel zu lösen, um den Arbeitsvorgang zu vereinfachen und die Zeit zu begrenzen, in der die Werkzeugmaschine nicht verwendet werden kann, welche mitunter lang sein kann, und eine beträchtliche Verringerung der Produktivität verursacht.
JP-A-08141803 offenbart eine elektrische Spindel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
JP-A-11129101 offenbart eine Spindelvorrichtung, welche innerhalb eines feststehenden Gehäuses durch Wälzlager rotatorisch abgestützt wird.
Angesichts des beschriebenen Standes der Technik ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Spindel bereitzustellen, welche leicht in ihren Statorteil und Rotor zerlegt und wieder zusammengebaut werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine elektrische Spindel erreicht, wie in Anspruch 1 definiert ist.
Dank der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Kopplung zu erhalten, die leicht gelöst und noch leichter wieder verbunden werden kann. Außerdem zerfällt insbesondere dank des Vorhandenseins der Buchse und der Rundringe während der Phasen des Einsetzens und Herausziehens des Rotorteils der elektrischen Spindel das Kopplungssystem nicht in seine Einzelteile und erleichtert folglich die Arbeitsgänge. Die Tatsache, dass das Lager in seiner Gesamtheit herausgezogen wird, ermöglicht, dass das Rotorteil in seinen Sitz schnell und präzise eingesetzt werden kann. Außerdem kann dank des axialen Halteelements die präzise Ausrichtung des Kopplungssystems erhalten werden.
Die Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer ihrer Ausführungsformen offensichtlich, die als nicht einschränkendes Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, in welchen zeigen:
1 – einen Schnitt eines lösbaren Kopplungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 – einen Schnitt einer elektrischen Spindel unter Verwendung des Kopplungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
3 – einen Schnitt gemäß der Linie A-A der elektrischen Spindel von 2,
4, ähnlich zu 2 – einen Schnitt einer elektrischen Spindel in der Phase des Herausziehens,
5, ähnlich zu 2 – einen Schnitt einer elektrischen Spindel in der Phase des Einsetzens.
Nun stellt sie mit Bezug auf 1 ein Kopplungssystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar, das zwischen einem feststehenden mechanischen Aufbau 11 und einem Zapfen 12 angeordnet ist, der zum Rotieren um die eigene Achse geeignet ist.
Das Kopplungssystem 10 umfasst eine Buchse 13, an der eine erste Rolloberfläche (oder erster Ring) 15 eines Lagers 14 befestigt wird. Eine zweite Rolloberfläche (oder zweiter Ring) 16 des Lagers 14 wird an dem Zapfen 12 befestigt.
Auf der Buchse 13 und auf dem Zapfen 12 werden entsprechend zwei Ringmuttern 17 und 18 für das seitliche Blockieren der entsprechenden Rolloberflächen 15 und 16 des Lagers 14 befestigt.
Das Lager 14 wird infolgedessen zwischen der Buchse 13 und dem Zapfen 12 befestigt, wobei insbesondere die erste Rolloberfläche 15 auf der Buchse 13 befestigt wird und die zweite Rolloberfläche 16 auf dem Zapfen 12 befestigt wird.
Auf der Buchse 13 in der Nähe der Seite des Lagers 14, die der gegenüberliegend ist, wo die Ringmuttern 17 und 18 befestigt werden, wird ein erster Rundring 13a bereitgestellt, welcher sich auf einem kleineren Abstand als die Höhe des Lagers 14 zu der Innenseite der Buchse 13 hin erstreckt. Auf dem Zapfen 12, in der Position gleich neben der des ersten Rundrings 13a, sind ein zweiter Rundring 20 und ein dritter Rundring 21 vorhanden, welche sich auf einem kleineren Abstand als die Höhe des Lagers 14 zu der Außenseite des Zapfens 12 hin erstrecken, der vorzugsweise zwei L-förmige Elemente umfasst, die am Zapfen 12 befestigt sind.
Der zweite Rundring 20 und der dritte Rundring 21 werden so positioniert, dass der erste Rundring 13a zwischen ihnen ohne Berührung (axial und transversal) angeordnet wird, das heißt, so dass mehrere Millimeter zwischen dem einen Ring und dem anderen vorhanden sind. Außerdem darf der Ring 13a den Zapfen 12 nicht berühren, um die richtige Rotation ohne Reibung des Zapfens 12 und der Ringe 20 und 21, einstückig mit dem Zapfen 12, bezüglich der Buchse 13 und des Rings 13a zu erlauben.
Als Alternative könnte der Zapfen 12 nur einen Rundring aufweisen und die Buchse 13 könnte zwei aufweisen, oder nur ein Rundring kann indifferent auf dem Zapfen 12 oder auf der Buchse 13 befestigt werden, und in Gegenposition zu diesem Ring kann ein U-förmiger Hohlraum, in welchen der Ring selbst eingeführt werden kann, bereitgestellt werden.
Der mechanische Aufbau 11 und die Buchse 13 zeigen ein axiales Halteelement 22, das zum Blockieren und Lösen der Einzwängung geeignet ist, die zwischen ihnen dank des axialen Halteelements 22 erzeugt wird.
Vorzugsweise zeigen der mechanische Aufbau 11 und die Buchse 13 zwei Hohlräume, die eine Führung erzeugen, in welcher das axiale Halteelement 22 gleiten kann und welche vorzugsweise einen Verriegelungsstift 23 umfasst. Der Stift 23 hat ebenfalls die Funktion des Ausrichtens der Buchse 13 bezüglich des Aufbaus 11. Wenn der Verriegelungsstift 23 eingesetzt wird, in einer ersten Arbeitsstellung, werden der mechanische Aufbau 11 und die Buchse 13 zueinander eingezwängt und der Zapfen 12 kann sich nicht um seine eigene Achse drehen.
Wenn der Verriegelungsstift 23 getrennt wird, in einer zweiten Arbeitsstellung, werden der mechanische Aufbau 11 und die Buchse 13 nicht länger zueinander eingezwängt, so dass der Zapfen 12, das Lager 14 und die Buchse 13 aus ihrem Sitz herausgezogen werden können. Das Vorhandensein von zwei Stiften 23 ist für die bessere Ausrichtung des Systems 10 vorzuziehen.
Wie oben beschrieben, werden die Buchse 13, die erste Rolloberfläche 15 und die Ringmutter 17 miteinander befestigt; der Zapfen 12, die zweite Rolloberfläche 16 und die Ringmutter 18 werden miteinander befestigt. Wenn das axiale Halteelement 22 seine eigene Einzwängung aufhebt, in Abwesenheit der Zugringe 13a, 20 und 21, während der Phase des Herausziehens oder Einsetzens des Zapfens 12, würden die zwei Blöcke der oben aufgezählten Elemente getrennt werden und die oben erwähnten Arbeitsschritte würden ziemlich schwierig sein. Dank der Zugringe 13a, 20 und 21, die während der Phasen des Herausziehens und Einsetzens des Zapfens 12 zwischen einander eingeschoben wurden, wird das Lager 14 immer ausgerichtet und zusammengesetzt, und dadurch werden die oben erwähnten Arbeitsschritte erleichtert und vereinfacht. Sobald der Verriegelungsstift 23 in der Verriegelungsposition hineingesteckt wurde, werden die Zugringe 13a, 20 und 21 voneinander getrennt und ausgerichtet sein, um die richtige Rotation der Elemente in Bewegung zu erlauben.
2 stellt eine mögliche Anwendung des Kopplungssystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Sie zeigt eine elektrische Spindel 50, die aus einem Statorteil 51 (der dem mechanischen Aufbau 11 entspricht) und einem herausziehbaren Rotorteil 52 (der dem Zapfen 12 entspricht) mittels des Kopplungssystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengesetzt ist.
Der Schnitt gemäß der Linie A-A der elektrischen Spindel von 2 ist in 3 gezeigt, wo die Verriegelungsstifte 23 zu erkennen sind, die in der ersten Arbeitsverriegelungsstellung angeordnet sind.
4 und 5, ähnlich wie 2, zeigen einen Schnitt einer elektrischen Spindel 50 entsprechend in der Phase des Herausziehens und in der Phase des Einsetzens.
In der Phase des Herausziehens (4) kann bemerkt werden, dass eine Seitenfläche des zweiten Rundrings 20, der auf dem Zapfen 12 befestigt wurde, eine Seitenfläche des ersten Rundrings 13a direkt berührt, vorzugsweise einen Teil der Buchse 13, so dass während des Herausziehens der herausziehbaren Rotorgruppe 52 die oben erwähnten Rundringe die Baugruppe des Kopplungssystems 10 ziehen.
In der Phase des Einsetzens (5) kann bemerkt werden, dass eine Seitenfläche des dritten Rundrings 21, der auf dem Zapfen 12 befestigt wurde, eine Seitenfläche des ersten Rundrings 13a berührt, vorzugsweise einen Teil der Buchse 13, so dass während des Einsetzens der herausziehbaren Rotorgruppe 52 die oben erwähnten Rundringe die Baugruppe des Kopplungssystems 10 ziehen.

Claims

Elektrische Spindel (50), die einen Rotorteil (52), der mit einem Lager (14) ausgerüstet ist, das zum Rotieren um seine eigene Achse herum geeignet ist, und einen Statorteil (51) aufweist, wobei das Lager (14) an einer Buchse (13) befestigt wird, zwischen dem Rotorteil (52) und der Buchse (13) angeordnet wird und axial beweglich in Verbindung mit dem Rotorteil (52) und der Buchse (13) ist, wobei die Buchse (13) mit dem Statorteil (51) durch ein axiales Halteelement (22) gekoppelt ist, wobei das axiale Halteelement (22) in einer ersten Arbeitsstellung angeordnet werden kann, so dass das Rotorteil (52), das Lager (14) und die Buchse an dem Statorteil (51) eingespannt werden, und in einer zweiten Arbeitsstellung, so dass das Rotorteil (52), das Lager (14) und die Buchse (13) von dem Statorteil (51) gelöst werden, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Halteelement (22) einen Stift (23) umfasst, der in einem entsprechenden Gleitsitz transversal bezüglich des Rotorteils (52) untergebracht wird, der in dem Statorteil (51) bereitgestellt wird, und eine erste Arbeitskopplungsstellung zwischen der Buchse (13) und dem Statorteil (51) und eine zweite Arbeitsfreigabestellung zwischen der Buchse (13) und dem Statorteil (51) aufweist.
Elektrische Spindel (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Halteelement (22) mit den jeweiligen Kopplungsmitteln in Eingriff gebracht wird, die in der Buchse bereitgestellt (13) sind.
Elektrische Spindel (50) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel eine Umfangsnut umfassen, die in der Außenfläche der Buchse (13) bereitgestellt ist.
Elektrische Spindel (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (13) mindestens einen Zugring (13a) umfasst, welcher sich zu der Innenseite der Buchse (13) hin erstreckt, und der Rotorteil (52) mindestens einen Zugring (20, 21) umfasst, welcher sich zu der Außenseite des Rotorteils (52) hin erstreckt, wobei die Zugringe (13a, 20, 21) so angeordnet werden, dass sie abwechselnd zueinander angeordnet sind.
Elektrische Spindel (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (14) eine erste Rolloberfläche (1.5) aufweist, die an der Buchse (13) fixiert ist.
Elektrische Spindel (50) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (13) eine Ringnut (17) umfasst, die zur Fixierung der ersten Rolloberfläche (15) an der Buchse (13) geeignet ist.
Elektrische Spindel (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (14) eine zweite Rolloberfläche (16) aufweist, die an dem Rotorteil (52) fixiert ist.
Elektrische Spindel (50) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorteil (52) eine Ringnut (18) umfasst, die zur Fixierung der zweiten Rolloberfläche (16) an dem Rotorteil (52) geeignet ist.