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WO2011020834A1 - Einrichtung zur erzeugung einer translationsbewegung - Google Patents

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Publication number
WO2011020834A1
WO2011020834A1 PCT/EP2010/061979 EP2010061979W WO2011020834A1 WO 2011020834 A1 WO2011020834 A1 WO 2011020834A1 EP 2010061979 W EP2010061979 W EP 2010061979W WO 2011020834 A1 WO2011020834 A1 WO 2011020834A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ball screw
movement
rotor
spindle
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2010/061979
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Wahler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to ATA9283/2010A priority Critical patent/AT513002B1/de
Priority to CN201080036366.4A priority patent/CN102474155B/zh
Publication of WO2011020834A1 publication Critical patent/WO2011020834A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/08Biaxial stretching during blow-moulding
    • B29C49/10Biaxial stretching during blow-moulding using mechanical means for prestretching
    • B29C49/122Drive means therefor
    • B29C49/123Electric drives, e.g. linear motors

Definitions

  • the present invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1, in particular for use for the stroke control of a stretch rod of a blow molding machine.
  • the present invention relates to a device for generating a translational movement with an electric motor, which in turn has a rotor, wherein the rotational movement generated by the rotor is transformed into a translational movement.
  • the invention thus relates to a drive solution for linear axes.
  • the belt drive, crank drive, ball screw drives (KGT) or linear direct drives are known as drives.
  • Linear direct drives (or linear electric motors) play a major role today for virtually all types of machines.
  • the linear motor operates without transformation of a rotational movement in a translational movement and can be pictorially illustrated by processing a rotating three-phase motor on a plane.
  • linear direct drives also have disadvantages, such as the high system price, the high power loss associated with Strong warming of the machine structure and strong magnetic fields and lack of power transmission and the large space on.
  • Advantages of the linear direct drives are high positioning accuracy and simultaneously high control dynamics.
  • feed rate, acceleration and dynamic feed force high-speed ball screws (H-KGT) are competitive with linear direct drives with less overall outlay in the machine tool industry.
  • KGT drives generally consist of an electric motor, a ball screw drive and a measuring system for determining the position of the movable frame elements.
  • the ball screw uses balls as rolling elements and serves to convert a rotary movement into a translatory movement (eg stroke movement). Due to the spot installation of the balls, the drive power is reduced enormously, there is less wear of the raceways and the achievable travel speed and the positioning accuracy is increased. This entails lower maintenance costs, shorter processing times and lower reject rates.
  • Main field of application of the ball screw are machine tools, in which the part to be moved is fastened to the nut of the ball screw and at the same time supported by linear guides.
  • a motor drives the spindle of the KGT either directly or via gears and belt drives. Between spindle and nut balls roll as rolling elements in grooves, which migrate axially when turning the spindle. Ideally, the revolving balls touch (without play) both flanks of the thread at one point each.
  • the characteristic features of the KGT are the pitch of the spindle, measured as the distance covered (stroke) of the spindle nut per revolution of the spindle. The feed then results from the product of slope and speed.
  • DE 10 2007 008 023 A1 proposes a method and a device for blow-molding containers in which a preform made of a thermoplastic material, for example PET (polyethylene terephthalate), is thermally conditioned (heated) within one Blow mold stretched by a stretch rod and is transformed by blowing pressure into the container.
  • a preform made of a thermoplastic material for example PET (polyethylene terephthalate)
  • PET polyethylene terephthalate
  • a servomotor to the motor shaft, a threaded rod is attached, which in turn is connected via a coupling element (threaded bushing) with a Reckstangenpronounced, on which in turn the stretch rod is attached.
  • the coupling of the servo motor via the threaded rod, the threaded bushing and the stretch rod carrier with the stretching rod can provide a system which is rigid in relation to external loads and yet highly dynamic. From the metrological detection of the motor current of the servomotor, the stroke control of a stretch rod in response to a given positioning profile or a predetermined force profile. A similar solution for the stroke control of a stretch rod of a blow molding machine is proposed by EP 0 577 384 A1.
  • a disadvantage of the known stroke control by means of ball screw drive and servomotor drive are the low control dynamics and the larger construction volume. It is therefore desirable to provide a device for generating a translational movement, in particular for the stroke control of a stretch rod of a blow molding machine, which has the advantages of a Direct drive solution and a KGT solution combines and thus the highest possible energy efficiency with high control quality and low cost and maintenance-free as possible compact mechanical design.
  • the invention essentially relates to the approach of making a ball screw as part of a direct drive, so that no mechanical coupling is required.
  • the rotor of the electric motor of the device according to the invention is designed as a nut of the ball screw, and that a spindle provided inside the nut of the ball screw is designed as a transmission element of the translational movement, in particular as a lifting rod for generating stroke. is seen.
  • the spindle of the ball screw is generally the ball screw, which for example itself forms the lifting rod or is connected to a tool (stretching rod) in order to produce or execute a translatory movement (lifting movement).
  • the feature according to which the rotor of the electric motor is designed as a nut of the ball screw should also include the configuration in which the nut of the ball screw rotates together with the rotor. So it's not one-piece training of rotor and nut necessary.
  • the spindle can be secured by guides against rotation.
  • the mother rotating together with the rotor should be held in position by means of corresponding bearings so that the spindle can move through and thus execute the translatory movement.
  • the stretch rod can be attached directly to the ball screw of the ball screw (KGT).
  • the lifting device uses a known electric motor (torque motor) with a stator winding and an internal rotor.
  • a known electric motor torque motor
  • an AC motor in particular a servomotor
  • a torque motor used.
  • the rotor (KGT nut) is preferably constantly magnetized (by permanent magnets) and is driven by a moving magnetic rotating field in the surrounding stator (synchronous motor).
  • KGT nut is used as a rotor and performs no translatory movement itself. It is rotatably mounted in the machine frame, so that the ball screw located in its interior is set in a translational movement (lifting movement). By positioning a workpiece or a tool carrier to this spindle, the workpiece or tool can now be moved translationally.
  • a servomotor is advantageously used, the operation of which can be torque-controlled, speed-controlled and / or position-controlled. This allows adaptation to different applications.
  • a torque motor As a special servomotor here the use of a torque motor is cited, the one gearless direct drive with high torques and low speeds represents.
  • the torque motor can be considered as a large servomotor with hollow shaft, which is optimized for high torques. Torque motors allow use for fast and accurate positioning and positioning tasks.
  • the torque motor for the device according to the invention for generating a translational movement, in particular for the stroke control of a stretch rod of a blow molding machine, particularly well suited.
  • a decentralized inverter with decentralized intelligence is used.
  • the decentralized inverter can have the electronics for motor control as well as for logic processing. In this way, the processing of I / Os and of sensor signals can take place decentrally directly in the drive and thus a modular machine concept can be realized. Motor, governor and axle mechanics merge into one unit in this way. In this way, a larger number of identically constructed units (for example units for stretching bar control) can be made available and hung on a main controller.
  • Advantages of the device according to the invention for generating a translation movement are the high integration density and thus the compact low-wear design with low costs and high energy efficiency.
  • the application is particularly effective in applications that require high control quality and control dynamics.
  • the aforementioned modular system solution has the advantage of decentralized processing of I / Os and can accommodate the motion functionality directly in the drive. i / 13 -
  • FIG. 1 shows a device for generating a translatory movement in an advantageous embodiment
  • Figure 2 shows schematically an arrangement with several means for generating a translation movement with decentralized controllers.
  • Figure 1 shows a very schematic view of a device 1 in particular for Huberzeugung.
  • the device 1 shows an electric motor 2, in particular torque motor, with the following components:
  • the machine frame 7 includes the stator (stator winding) 6 and encloses the rotor 4, which is used as a nut of a ball screw.
  • the rotor 4 is rotatably supported in the machine frame 7 via the bearing 9.
  • the ball screw itself is designated 3.
  • the spindle of the ball screw 3 is denoted by 5.
  • a motor encoder 8 is connected to an electronic unit 10 via a line 13 for logic processing in operative connection.
  • the electronics 10 is also connected to the engine 2 via a line 12 for engine control in operative connection.
  • the electronics 10 is a decentralized inverter that combines the electronics for motor control and for logic processing.
  • the rotor 4 (which is identical here with the ball screw nut 4) rotates at a predetermined speed in a predetermined direction of rotation about its own longitudinal axis.
  • the ball screw 3 performs in its interior in a known and detailed manner above a spindle 5 (ball screw), which can also be referred to as a lifting rod or used in this case.
  • the spindle 5 performs a translatory movement in the direction of its axis. The resulting stroke movement can be controlled or controlled by driving the motor 2.
  • the feed of the spindle 5 results from the product of motor speed and pitch of the ball screw 3.
  • the device 1 In addition to the lifting movement, the device 1 generates a rotational movement of the spindle 5 about its own longitudinal axis.
  • the device shown is characterized by high integration density (no mechanical couplings) and thus by the compact and low-wear design at low cost and high energy efficiency.
  • the application is particularly effective in applications that require high control quality and control dynamics.
  • the possibility of the modular building block solution already mentioned in the description has the advantage of the decentralized processing of I / Os (via the lines 12 and 13 for motor control or logic processing) and can thus accommodate the motion functionality directly in the drive. Further emphasized are the high positioning dynamics and positioning accuracy.
  • the device 1 shown in Figure 1 there is a fixed relationship between the lifting movement of the spindle 5 and its rotational movement (rotation about its longitudinal axis). The additional rotational movement may be advantageous for certain applications.
  • the spindle 5 is designed as a lifting rod, which in turn can be connected to a stretch rod or formed directly as a stretching rod.
  • Blowing air possibly cooling air
  • Typical requirements for the use of the illustrated device 1 in the stroke control of a stretch rod of a blow molding machine are a travel distance (in the axial direction, indicated by the double arrow in the figure) of 30 to 50 cm, in particular 40 cm , a speed of about 2.0 m / s, a moving mass of about 8 to 10 kilograms, in particular 9 kilograms, a stretching force of 1600 to 2000 N (carriage above) and a blowing force of 1000 N (carriage below) ,
  • the drive should be optimally designed so that a positioning accuracy of approx. 0.5 mm can be achieved when stretching with a stretching force between 1600 and 2000 N and a positioning accuracy of 0.2 mm during the blowing process.
  • the travel results at a known angular velocity of the number of revolutions multiplied by the spindle pitch of the ball screw 3rd
  • FIG. 1 shows schematically an arrangement with several Huber Wegungs wornen with decentralized controllers. Shown are the first two lifting devices 111 and 112 of a number of lifting devices.
  • the associated decentralized electronics or controllers are denoted by 101 and 102, the lines for motor control are denoted by 121 and 122, respectively.
  • the subsystems consisting of the elements designated 111, 101 and 121 or 112, 102, 122 substantially coincide with the lifting device 1 of FIG.
  • FIG. 2 additionally shows the integration of local sensors 141 or 142 and local actuators 151 and 152, respectively, which are connected to the decentralized controllers 101, 102 via a corresponding standard for the transmission of time-relevant data (eg Sercos III).
  • the individual decentralized controllers / electronics 101, 102,... are in turn connected to a central electronic unit 16 via a corresponding standard for the transmission of time-relevant data (eg Sercos III). This in turn is controlled by a multimaster 17.
  • time-relevant data eg Sercos III
  • the possibility of the modular box solution shown in FIG. 2 has the advantage of decentralized processing of I / Os and can thus accommodate the motion functionality directly in the drive. In this way, local I / Os can be evaluated and individual stretching units 131, 132,... Controlled for a decentralized, on the other hand together to a central electronics 16 for overarching control and / or control. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (1) zur Erzeugung einer Translationsbewegung mit einem elektrischen Motor (2) mit einem Rotor (4) mittels Transformation einer durch den Rotor (4) erzeugten Drehbewegung in eine Translationsbewegung, wobei der Rotor (4) als Mutter eines Kugelgewindetriebs (3) ausgebildet ist und innerhalb der Mutter eine Spindel (5) des Kugelgewindetriebs (3) als Übertragungselement der Translationsbewegung ausgebildet ist.

Description

Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere zur Verwendung für die Hubsteuerung einer Reckstange einer Blasformmaschine .
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung mit einem elektrischen Motor, der seinerseits einen Rotor aufweist, wobei die vom Rotor erzeugte Drehbewegung in eine Translationsbewegung transformiert wird. Allgemein gesprochen betrifft somit die Erfindung eine Antriebslösung für Linearachsen. Hierzu sind als Antriebe der Riementrieb, Kurbeltrieb, Kugelgewinde- triebe (KGT) oder lineare Direktantriebe bekannt. Lineare Direktantriebe (oder elektrische Linearmotoren) spielen heutzutage für praktisch alle Maschinenarten eine große Rolle. Der Linearmotor arbeitet ohne Transformation einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung und lässt sich bildhaft durch Abwicklung eines rotierenden Drehstrommotors auf eine Ebene veranschaulichen. Trotz der zahlreichen Vorteile weisen lineare Direktantriebe auch Nachteile, wie der hohe Systempreis, die hohe Verlustleistung verbunden mit starker Erwärmung der Maschinenstruktur sowie starken Magnetfeldern und fehlender Kraftübersetzung sowie der große Bauraum auf. Vorteile der linearen Direktantriebe sind hohe Positioniergenauigkeit und gleichzeitig hohe Regeldynamik. Bezüglich Vorschub, Beschleunigung und dynamischer Vorschubkraft sind Hochgeschwindigkeits-Kugelgewindetriebe (H- KGT) bei geringerem Gesamtaufwand im Werkzeugmaschinenbau zu den linearen Direktantrieben konkurrenzfähig. KGT- Antriebe bestehen im Allgemeinen aus einem Elektromotor, einem Kugelgewindetrieb und einem Messsystem zur Positionsbestimmung der beweglichen Gestellelemente. Der Kugelgewindetrieb verwendet Kugeln als Wälzkörper und dient zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung (z. B. Hubbewegung). Aufgrund der Punktanlage der Kugeln wird die Antriebsleistung enorm reduziert, besteht geringerer Verschleiß der Laufbahnen und wird die erreichbare Verfahrgeschwindigkeit sowie die Positioniergenauigkeit erhöht. Damit verbunden sind geringere Wartungskosten, geringere Bearbeitungszeiten und niedrigere Ausschussquoten.
Haupteinsatzgebiet des Kugelgewindetriebs sind Werkzeugmaschinen, bei denen das zu bewegende Teil an der Mutter des Kugelgewindetriebs befestigt und gleichzeitig über Linearführungen gelagert ist. Ein Motor treibt die Spindel des KGT entweder direkt oder über Getriebe und Riementriebe an. Zwischen Spindel und Mutter rollen Kugeln als Wälzkörper in Laufrillen ab, die beim Drehen der Spindel axial wandern. Die umlaufenden Kugeln berühren im Idealfall (spielfrei) beide Flanken des Gewindes an je einem Punkt. Als kenn- zeichnende Merkmale des KGT dient die Steigung der Spindel, gemessen als zurückgelegte Strecke (Hub) der Spindelmutter pro Umdrehung der Spindel. Der Vorschub ergibt sich dann aus dem Produkt von Steigung und Drehzahl. Die klassischen Lösungen, wie Riementrieb, Kurbeltrieb, aber auch Kugelgewindetrieb mit Synchrongehäusemotor sind bezüglich der erreichbaren Regeldynamik und Positioniergenauigkeit den linearen Direktantrieben häufig unterlegen. In Bezug auf die Energieeffizienz weist der KGT-Antrieb, wegen der Übersetzung durch die Spindel, allerdings deutliche Vorteile auf.
Als Beispiel eines Einsatzes von Kugelgewindetrieben sei die Hubsteuerung einer Reckstange einer Blasformmaschine genannt. So schlägt die DE 10 2007 008 023 Al ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Blasformung von Behältern vor, bei dem bzw. bei der ein Vorformling aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise PET (Polyethylenterephtha- lat) , nach einer thermischen Konditionierung (Erhitzung) innerhalb einer Blasform von einer Reckstange gereckt und durch Blasdruckeinwirkung in den Behälter umgeformt wird. Hierbei erfolgt die Vorgabe der Positionierung der Reckstange unter Verwendung eines elektro-mechanischen Reckstangenantriebs, bei dem eine Drehbewegung einer Motor- welle eines Servomotors durch eine mechanische Kopplungseinrichtung in eine Hubbewegung der Reckstange transformiert wird. Konkret beschrieben ist in dieser Schrift ein Servomotor, an dessen Motorwelle eine Gewindestange angebracht ist, die ihrerseits über ein Kopplungselement (Ge- windebuchse) mit einem Reckstangenträger verbunden ist, an dem wiederum die Reckstange befestigt ist. Laut dieser Schrift kann durch die Kopplung des Servomotors über die Gewindestange, die Gewindebuchse und den Reckstangenträger mit der Reckstange ein gegenüber äußeren Belastungen star- res und dennoch hoch dynamisches System bereitgestellt werden. Aus der messtechnischen Erfassung des Motorstroms des Servomotors kann die Hubsteuerung einer Reckstange in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Positionierungsprofil oder einem vorgegebenen Kraftprofil vorgenommen werden. Eine ähnliche Lösung zur Hubsteuerung einer Reckstange einer Blasformmaschine schlägt die EP 0 577 384 Al vor. In der bereits genannten DE 10 2007 008 023 Al ist auch die typische Durchführung des Blasvorgangs geschildert. Nach dem Einsetzen des Vorformlings in die Blasform und der Verriegelung der Blasstation erfolgt zunächst ein Hineinfahren der Reckstange in den Vorformling bei gleichzeitiger Blas- druckunterstützung derart, dass der Vorformling durch die axiale Reckung in die Blasform hinein nicht auf die Reckstange radial aufschrumpft. Nach vollständiger Durchführung des Reckvorgangs erfolgt die Expansion der Behälterblase in die Endkontur des Behälters und der maximale Innendruck wird solange aufrecht erhalten, bis der Behälter durch Abkühlung eine ausreichende Formstabilität erreicht hat. Dies kann durch Zufuhr von Kühlluft unterstützt werden. Nach Erreichen der Formstabilität wird die Blasdruck- (und Kühlluft-) zufuhr abgeschaltet und die Reckstange aus der Blas- form und somit auch aus dem geblasenen Behälter zurückgezogen. Gängig sind sogenannte Blasräder, die eine Vielzahl von Blasstationen aufweisen. Hier können nacheinander oder auch synchron eine Anzahl von Blasformungen vorgenommen werden. Bezüglich weiterer Einzelheiten zur Blasformung von Behältern sei ausdrücklich auf die genannte Schrift hingewiesen .
Nachteilig bei der bekannten Hubsteuerung mittels Kugelgewindetrieb und Servomotorantrieb sind die geringe Regeldy- namik und das größere Bauvolumen. Es ist daher wünschenswert, eine Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung, insbesondere zur Hubsteuerung einer Reckstange einer Blasformmaschine, anzugeben, welche die Vorteile einer Direktantriebslösung und die einer KGT-Lösung vereint und somit eine möglichst hohe Energieeffizienz bei gleichzeitig hoher Regelgüte und geringen Kosten sowie möglichst wartungsfreier kompakter mechanischer Ausführung aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung mit dem Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Eine Verwendung der Hubeinrichtung gibt Anspruch 5.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung betrifft im Wesentlichen den Ansatz, einen Kugelgewindetrieb zum Bestandteil eines Direktantriebs zu machen, sodass keine mechanische Kupplung erforderlich ist. Dies gelingt dadurch, dass der Rotor des elektrischen Mo- tors der erfindungsgemäßen Einrichtung als Mutter des Kugelgewindetriebs ausgebildet ist, und dass eine innerhalb der Mutter des Kugelgewindetriebs vorhandene Spindel als Übertragungselement der Translationsbewegung, insbesondere als Hubstange zur Erzeugung von Hub, ausgebildet bzw. vor- gesehen ist. Bei der Spindel des Kugelgewindetriebs handelt es sich allgemein um die Kugelumlaufspindel, die beispielsweise selbst die Hubstange bildet oder mit einem Werkzeug (Reckstange) verbunden ist, um eine Translationsbewegung (Hubbewegung) zu erzeugen bzw. auszuführen. Das Merkmal, wonach der Rotor des elektrischen Motors als Mutter des Kugelgewindetriebs ausgebildet ist, soll auch die Ausgestaltung umfassen, wonach sich die Mutter des Kugelgewindetriebs zusammen mit dem Rotor dreht. Es ist also keine einstückige Ausbildung von Rotor und Mutter notwendig. Die Spindel kann über Führungen gegen eine Verdrehung gesichert sein. Die mit dem Rotor sich gemeinsam drehende Mutter sollte über entsprechende Lagerungen in Position gehalten werden, so dass sich die Spindel hindurchbewegen kann und somit die translatorische Bewegung ausführt. Im Anwendungsfall der Hubsteuerung einer Reckstange einer Blasformmaschine kann die Reckstange unmittelbar an der Kugelumlaufspindel des Kugelgewindetriebs (KGT) befestigt sein.
Die erfindungsgemäße Hubeinrichtung verwendet einen bekannten Elektromotor (Torquemotor) mit einer Statorwicklung und einem innenlaufenden Rotor. Bevorzugt wird ein Wechselstrommotor, insbesondere ein Servomotor, weiter insbesonde- re ein Torquemotor, eingesetzt. Der Rotor (KGT-Mutter) ist vorzugsweise konstant magnetisiert (durch Dauermagnete) und wird von einem bewegten magnetischen Drehfeld im umgebenden Stator mitgenommen (Synchronmotor) . Selbstverständlich können andere Motorarten realisiert sein. Wesentlich ist, dass die KGT-Mutter als Rotor eingesetzt ist und selbst keine translatorische Bewegung ausführt. Sie ist im Maschinenrahmen drehbar gelagert, sodass die in ihrem Inneren befindliche Kugelumlaufspindel in eine translatorische Bewegung (Hubbewegung) versetzt wird. Durch Positionierung eines Werkstücks oder eines Werkzeugträgers an diese Spindel kann nun das Werkstück bzw. Werkzeug translatorisch bewegt werden .
Wie bereits erwähnt, wird vorteilhaft ein Servomotor einge- setzt, dessen Betrieb momenten-, geschwindigkeits- und/oder positionsgeregelt sein kann. Dies ermöglicht eine Anpassung an verschiedene Anwendungen. Als besonderer Servomotor sei hier der Einsatz eines Torquemotors angeführt, der einen getriebelosen Direktantrieb mit hohen Drehmomenten und kleinen Drehzahlen darstellt. Der Torquemotor kann als großer Servomotor mit Hohlwelle betrachtet werden, der auf hohe Drehmomente optimiert ist. Torquemotoren erlauben den Einsatz für schnelle und genaue Verfahr- und Positionieraufgaben. Somit ist der Torquemotor für die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung, insbesondere zur Hubsteuerung einer Reckstange einer Blasformmaschine, besonders gut geeignet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein dezentraler Wechselrichter mit dezentraler Intelligenz eingesetzt. Der dezentrale Wechselrichter kann die Elektronik zur Motorregelung sowie die zur Logikverarbeitung aufweisen. Auf diese Weise kann die Verarbeitung von E/As und von Sensorsignalen dezentral direkt im Antrieb erfolgen und somit ein modula- res Maschinenkonzept realisiert werden. Motor, Regler und Achsmechanik verschmelzen auf diese Weise zu einer Einheit. Auf diese Weise kann eine größere Anzahl baugleicher Ein- heiten (beispielsweise Einheiten zur Reckstangensteuerung) zur Verfügung gestellt und an eine Hauptsteuerung gehängt werden .
Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung sind die hohe Integrationsdichte und damit die kompakte verschleißarme Bauform bei geringen Kosten und hoher Energieeffizienz. Der Einsatz ist besonders wirkungsvoll bei Anwendungen, die hohe Regelgüte und Regeldynamik voraussetzen. Die erwähnte modulare Baukasten- lösung weist den Vorteil der dezentralen Verarbeitung von E/As auf und kann die Motionfunktionalität direkt im Antrieb unterbringen. i / 13 -
Weiter hervorgehoben seien die hohe Positionierdynamik und -genauigkeit sowie die energieeffiziente Lösung der Bewegungssteuerung und/oder -regelung mit der Möglichkeit eines Energiespeichers für Fehlerreaktionen bei einem Netzaus- fall. Die genannten Vorteile machen die erfindungsgemäße Einrichtung insbesondere für die Reckstangensteuerung einer Blasformmaschine attraktiv. Anhand dieses Ausführungsbeispiels sollen die Erfindung und ihre Vorteile nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlicher beschrie- ben werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend benannten und die nachfolgend noch zu behandelnden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Figurenbeschreibung Figur 1 zeigt eine Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung in einer vorteilhaften Ausführungsform,
Figur 2 zeigt schematisch eine Anordnung mit mehreren Einrichtungen zur Erzeugung einer Translationbewegung mit dezentralen Reglern.
Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sehr schematisch dargestellt sind. Daneben ist jede andere Ausfüh- rungsform denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen . Figur 1 zeigt in sehr schematischer Ansicht eine Einrichtung 1 insbesondere zur Huberzeugung. Die Einrichtung 1 zeigt einen Elektromotor 2, insbesondere Torquemotor, mit den folgenden Komponenten: Der Maschinenrahmen 7 schließt den Stator (Statorwicklung) 6 ein und umschließt den Rotor 4, der als Mutter eines Kugelgewindetriebs eingesetzt ist. Der Rotor 4 ist im Maschinenrahmen 7 über die Lagerung 9 drehbar gelagert. Der Kugelgewindetrieb selbst ist mit 3 bezeichnet. Die Spindel des Kugelgewindetriebs 3 ist mit 5 bezeichnet. Ein Motorgeber 8 steht mit einer Elektronik 10 über eine Leitung 13 zur Logikverarbeitung in Wirkverbindung. Die Elektronik 10 steht mit dem Motor 2 außerdem über eine Leitung 12 zur Motorregelung in Wirkverbindung. Bei der Elektronik 10 handelt es sich insbesondere um einen de- zentralen Wechselrichter, der die Elektronik zur Motorregelung sowie zur Logikverarbeitung vereint.
Bei Betrieb der Einrichtung 1 zur Huberzeugung und somit bei Betrieb des Elektromotors 2 dreht sich der Rotor 4 (der hier identisch mit der Kugelgewindetrieb-Mutter 4 ist) mit einer vorgebbaren Drehzahl in einer vorgebbaren Drehrichtung um die eigene Längsachse. Der Kugelgewindetrieb 3 führt in seinem Inneren in bekannter und oben ausführlich geschilderter Weise eine Spindel 5 (Kugelumlaufspindel), die in diesem Fall auch als Hubstange bezeichnet oder eingesetzt werden kann. Die Spindel 5 führt eine translatorische Bewegung in Richtung ihrer Achse aus. Die resultierende Hubbewegung kann durch Ansteuerung des Motors 2 gesteuert oder geregelt werden. Der Vorschub der Spindel 5 ergibt sich aus dem Produkt von Motordrehzahl und Gewindesteigung des Kugelgewindetriebs 3. Neben der Hubbewegung erzeugt die Einrichtung 1 eine Rotationsbewegung der Spindel 5 um ihre eigene Längsachse. Die dargestellte Einrichtung zeichnet sich durch hohe Integrationsdichte (keine mechanischen Kupplungen) und somit durch die kompakte und verschleißarme Bauform bei geringen Kosten und hoher Energieeffizienz aus. Der Einsatz ist besonders wirkungsvoll bei Anwendungen, die hohe Regelgüte und Regeldynamik voraussetzen. Die in der Beschreibung bereits erwähnte Möglichkeit der modularen Baukastenlösung weist den Vorteil der dezentralen Verarbeitung von E/As (über die Leitungen 12 und 13 zur Motorregelung bzw. Logikverarbeitung) auf und kann somit die Motionfunktionalität direkt im Antrieb unterbringen. Weiter hervorgehoben seien die hohe Positionierdynamik und Positioniergenauigkeit. Bei der in Figur 1 dargestellten Einrichtung 1 besteht zwischen der Hubbewegung der Spindel 5 und ihrer Drehbewegung (Rotation um ihre Längsachse) ein fester Zusammenhang. Die zusätzliche Drehbewegung kann für bestimmte Applikationen von Vorteil sein.
Die hohe Positioniergenauigkeit und -dynamik machen zusammen mit den übrigen bereits genannten Vorteilen der Erfindung eine in der Figur 1 dargestellte Hubeinrichtung insbesondere für die Reckstangensteuerung einer Blasformmaschine attraktiv. Hierzu ist die Spindel 5 als Hubstange ausgebildet, die ihrerseits mit einer Reckstange verbunden oder direkt als Reckstange ausgebildet sein kann. In bekannter Weise gelangt durch eine Reckstange Blasluft (evtl. Kühlluft) mittels derer ein Vorformling in einer Blasformma- schine in eine vorgegebene Endform geblasen wird. Hierzu sei auf die Beschreibungseinleitung sowie nochmals explizit auf die dort genannt DE 10 2007 008 023 Al verwiesen. Mit Hilfe der vorliegend beschriebenen Erfindung und der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform kann ein Fachmann hieraus die Anwendung der Steuerung/Regelung der Hubbewegung einer Reckstange ableiten. Die Drehung der Reckstange an der Spindel 5 kann bei dieser Anwendung mit Vorteil ein- gesetzt werden, da auf diese Weise eine noch gleichmäßigere Beaufschlagung mit Blasluft entlang des Innenumfangs des Formlings sichergestellt werden kann.
Typische (von der dargestellten Einrichtung erfüllte) An- forderungen für den Einsatz der dargestellten Einrichtung 1 bei der Hubsteuerung einer Reckstange einer Blasformmaschine sind ein Verfahrweg (in axialer Richtung; in der Figur durch den Doppelpfeil angedeutet) von 30 bis 50 cm, insbesondere 40 cm, eine Verfahrgeschwindigkeit von ca. 2,0 m/s, eine zu bewegende Schlittenmasse von ca. 8 bis 10 Kilo, insbesondere 9 Kilogramm, eine Reckkraft von 1600 bis 2000 N (Schlitten oben) und eine Blaskraft von 1000 N (Schlitten unten) . Der Antrieb sollte optimal so ausgelegt sein, dass beim Recken mit Reckenkraft zwischen 1600 und 2000 N eine Positioniergenauigkeit von etwa 0,5 mm und beim Blasprozess eine Positioniergenauigkeit von 0,2 mm eingehalten werden kann. Der Verfahrweg ergibt sich bei bekannter Winkelgeschwindigkeit aus der Anzahl der Umdrehungen multipliziert mit der Spindelsteigung des Kugelgewindetriebs 3.
Im Vergleich zu einer Lösung mit einem Lineardirektantrieb lässt sich im konkreten Fallbeispiel der Reckeinheit der Energieverbrauch um mindestens 50% reduzieren. Hinsichtlich der Regelgüte tritt praktisch keine Verschlechterung ein. Der praktische Einsatz zeigt die gute Verwendbarkeit und die Erfüllung aller gestellten Anforderungen durch die dargestellte Huberzeugungseinrichtung bei der Reckstangenbewegungssteuerung in einer Blasformmaschine. Figur 2 zeigt schematisch eine Anordnung mit mehreren Huberzeugungseinrichtungen mit dezentralen Reglern. Dargestellt sind die ersten beiden Hubeinrichtungen 111 und 112 einer Reihe von Hubeinrichtungen. Die zugehörigen dezentralen Elektroniken bzw. Regler sind mit 101 und 102 bezeichnet, die Leitungen zur Motorregelung sind mit 121 bzw. 122 bezeichnet. Die Subsysteme bestehend aus den mit 111, 101 und 121 bzw. 112, 102, 122 bezeichneten Elementen stimmen im Wesentlichen mit der Hubeinrichtung 1 aus Figur 1 überein. Insoweit sei auf die Erläuterung im Zusammenhang mit Figur 1 verweisen. Figur 2 zeigt zusätzlich die Einbindung lokaler Sensoren 141 bzw. 142 sowie lokaler Aktoren 151 bzw. 152, die über einen entsprechenden Standard zur Über- tragung von zeitrelevanten Daten (z. B. Sercos III) mit den dezentralen Reglern 101, 102 verbunden sind.
Die einzelnen dezentralen Regler/Elektroniken 101, 102, ... sind ihrerseits über einen entsprechenden Standard zur Übertragung von zeitrelevanten Daten (z. B. Sercos III) mit einer zentralen Elektronik 16 verbunden. Diese wiederum wird von einem Multimaster 17 angesteuert.
Die in Figur 2 dargestellte Möglichkeit der modularen Bau- kastenlösung weist den Vorteil der dezentralen Verarbeitung von E/As auf und kann somit die Motionfunktionalität direkt im Antrieb unterbringen. Auf diese Weise können lokale E/As ausgewertet und einzelne Reckeinheiten 131, 132,... zum einen dezentral geregelt, zum anderen gemeinsam an eine zentrale Elektronik 16 zur übergreifenden Regelung und/oder Steuerung gehängt werden. Bezugszeichenliste
1 Hubeinrichtung
2 Elektromotor
3 Kugelgewindetrieb
4 Mutter, Rotor
5 Spindel
6 Stator
7 Maschinenrahmen
8 Motorgeber
9 Lagerung
10 Elektronik
12 Leitung zur Motorregelung
13 Leitung zur Logikverarbeitung
16 Zentrale Elektronik
17 Multimaster
101, 102 Elektronik
111, 112 Hubeinrichtung
121, 122 Leitung zur Motorregelung
131, 132 Reckeinheit
141, 142 Sensoren
151, 152 Aktoren

Claims

329783 DE
17.08.2010 - Kauth
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung
Ansprüche
1. Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung mit einem elektrischen Motor (2) mit einem Rotor (4) unter Einsatz von Mitteln zur Transformation einer durch den Rotor (4) erzeugten Drehbewegung in eine Translationsbewe- gung,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) als Mutter eines Kugelgewindetriebs (3) ausgebildet ist und innerhalb der Mutter eine Spindel (5) des Kugelgewindetriebs (3) als Übertragungselement der Translationsbewegung ausgebildet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (2) ein Servomotor, insbesondere ein Torquemotor, ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (101, 102) zur Motorregelung und zur Logikverarbeitung dezentral, insbesondere in einem dezentralen Wechselrichter, untergebracht ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Modul eines modularen Bau- kastens von Einrichtungen (111, 112] zur Erzeugung einer Translationsbewegung ausgebildet ist.
5. Verwendung einer Einrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die Hubsteuerung einer Reckstange einer Blasformmaschine.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110345218A (zh) * 2019-07-14 2019-10-18 上海保良精密传动设备有限公司 一种端盖循环两沟道滚珠花键副及加工工艺
CN110345217A (zh) * 2019-07-14 2019-10-18 上海保良精密传动设备有限公司 一种内循环四沟道滚珠花键副及加工工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0577384A1 (de) 1992-06-29 1994-01-05 Hoover Universal,Inc. Servostreckanordnung für eine Blasformmaschine
DE4320205A1 (de) * 1993-06-18 1994-12-22 Fichtel & Sachs Ag Stellantrieb für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung
US5742143A (en) * 1995-01-20 1998-04-21 Kabushiki Kaisha Sankyo Seiki Seisakusho Motor control system with selectively operated A/D convertor
DE19857805A1 (de) * 1998-12-15 2000-06-21 Uwe Plettenberg Hochdynamische Lineareinheit mit integriertem Elektroantrieb
WO2008098565A2 (de) * 2007-02-15 2008-08-21 Khs Corpoplast Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zur blasformung von behältern unter verwendung eines servomotors für die reckstange
DE102007008023A1 (de) 2007-02-15 2008-08-21 Sig Technology Ag Verfahren und Vorrichtung zur Blasformung von Behältern

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0577384A1 (de) 1992-06-29 1994-01-05 Hoover Universal,Inc. Servostreckanordnung für eine Blasformmaschine
DE4320205A1 (de) * 1993-06-18 1994-12-22 Fichtel & Sachs Ag Stellantrieb für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung
US5742143A (en) * 1995-01-20 1998-04-21 Kabushiki Kaisha Sankyo Seiki Seisakusho Motor control system with selectively operated A/D convertor
DE19857805A1 (de) * 1998-12-15 2000-06-21 Uwe Plettenberg Hochdynamische Lineareinheit mit integriertem Elektroantrieb
WO2008098565A2 (de) * 2007-02-15 2008-08-21 Khs Corpoplast Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zur blasformung von behältern unter verwendung eines servomotors für die reckstange
DE102007008023A1 (de) 2007-02-15 2008-08-21 Sig Technology Ag Verfahren und Vorrichtung zur Blasformung von Behältern

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