AT513002B1

AT513002B1 - Device for generating a translation movement

Info

Publication number: AT513002B1
Application number: ATA9283/2010A
Authority: AT
Inventors: Matthias Wahler
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2009-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2014-05-15
Also published as: CN102474155A; CN102474155B; AT513002A5; WO2011020834A1; DE102010039414A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (1) zur Erzeugungeiner Translationsbewegung mit einem elektrischen Motor (2)mit einem Rotor (4) mittels Transformation einer durch denRotor (4) er zeugten Drehbewegung in eine Translationsbewegung,wobei der Rotor (4) als Mutter eines Kugelgewindetriebs(3) ausgebildet ist und innerhalb der Mutter eineSpindel (5) des Kugelgewindetriebs (3) als Übertragungselementder Translationsbewegung ausgebildet ist.The invention relates to a device (1) for generating a translational movement with an electric motor (2) having a rotor (4) by transformation of a by the rotor (4) he witnessed rotational movement in a translational movement, wherein the rotor (4) as a nut of a ball screw ( 3) is formed and within the nut a spindle (5) of the ball screw (3) is designed as a transmission element of the translatory movement.

Description

österreichisches Patentamt AT513 002B1 2014-05-15Austrian Patent Office AT513 002B1 2014-05-15

Beschreibungdescription

EINRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG EINER TRANSLATIONSBEWEGUNGDEVICE FOR GENERATING A TRANSLATION MOVEMENT

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere zur Verwendung für die Hubsteuerung einer Reckstange einer Blasformmaschine.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.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0002] 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, Kugelgewindetriebe (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-Kugelgewinde-triebe (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.The present invention relates to a device for generating a translational movement with an electric motor, which in turn has a rotor, wherein the rotary motion generated by the rotor is transformed into a translational movement. Generally speaking, the invention thus relates to a drive solution for linear axes. For this purpose, the belt drive, crank drive, ball screws (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. Despite the numerous advantages, linear direct drives also have disadvantages, such as the high system price, the high power loss associated with severe heating of the machine structure and strong magnetic fields and lack of power transmission as well as the large installation space. Advantages of the linear direct drives are high positioning accuracy and simultaneously high control dynamics. With regard to feed rate, acceleration and dynamic feed force, high-speed ball screw drives (H-KGT) are competitive with linear direct drives with less overall outlay in machine tool construction. 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.

[0003] 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 kennzeichnende 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.Main field of application of the ball screw are machine tools, in which the moving part attached to the mother of the ball screw and at the same time is mounted on 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 traveled (stroke) of the spindle nut per revolution of the spindle. The feed then results from the product of slope and speed. The classic solutions, such as belt drive, crank drive, but also ball screw with synchronous housing motor are often inferior to the linear direct drives with respect to the achievable control dynamics and positioning accuracy. In terms of energy efficiency, the KGT drive, however, because of the translation through the spindle, but significant advantages.

[0004] Als Beispiel eines Einsatzes von Kugelgewindetrieben sei die Hubsteuerung einer Reckstange einer Blasformmaschine genannt. So schlägt die DE 10 2007 008 023 A1 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Blasformung von Behältern vor, bei dem bzw. bei der ein Vorformling aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise PET (Polyethylenterephthalat), 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 Motorwelle eines Servomotors durch 1 /10 österreichisches Patentamt AT513 002 B1 2014-05-15 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 (Gewindebuchse) 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 starres 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 A1 vor.As an example of an application of ball screws, the stroke control of a stretch rod is called a blow molding machine. For example, 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), after thermal conditioning (heating) within a blow mold of stretched a stretching rod and is converted by blowing pressure into the container. Here, the specification of the positioning of the stretch rod using an electro-mechanical Reckstangenantriebs, in which a rotational movement of a motor shaft of a servomotor is transformed by 1/10 Austrian Patent Office AT513 002 B1 2014-05-15 a mechanical coupling device into a lifting movement of the stretch rod. Specifically described in this document is a servomotor, at the motor shaft, a threaded rod is attached, which in turn is connected via a coupling element (threaded bushing) with a Reckstangenträger, on which in turn the stretch rod is attached. According to this document can be provided by the coupling of the servo motor via the threaded rod, the threaded bushing and the stretch rod carrier with the stretch rod a relation to external loads rigid yet highly dynamic system. From the metrological detection of the motor current of the servomotor, the stroke control of a stretch rod in dependence on a predetermined positioning profile or a predetermined force profile can be made. A similar solution for the stroke control of a stretch rod of a blow molding machine is proposed by EP 0 577 384 A1.

[0005] In der bereits genannten DE 10 2007 008 023 A1 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 Blasdruckunterstützung 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 Blasform 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.In the already mentioned DE 10 2007 008 023 A1 also the typical implementation of the blowing process is described. After inserting the preform in the blow mold and the locking of the blowing station is first a retraction of the stretching rod in the preform with simultaneous blowing pressure support such that the preform does not shrink radially by the axial stretching into the blow mold on the stretching rod. After completion of the stretching operation, the expansion of the container bubble takes place in the final contour of the container and the maximum internal pressure is maintained until the container has reached a sufficient dimensional stability by cooling. This can be supported by the supply of cooling air. After reaching the dimensional stability of the blowing pressure (and cooling air) supply is switched off and the stretching rod from the blow mold and thus, also withdrawn from the blown container. Common are so-called blowing wheels, which have a variety of blowing stations. Here, one after the other or synchronously a number of blow molding can be made. For further details on the blow molding of containers, reference is expressly made to the cited document.

[0006] Nachteilig bei der bekannten Hubsteuerung mittels Kugelgewindetrieb und Servomotorantrieb sind die geringe Regeldynamik 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.A disadvantage of the known stroke control by means of ball screw and servo motor drive are the low control dynamics and the larger 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 combines the advantages of a direct drive solution and a KGT solution and thus the highest possible energy efficiency with high control quality and low cost and maintenance as possible having a compact mechanical design.

[0007] Als Stand der Technik ist auch die DE 198 578 05 A1 relevant. Die Schrift zeigt eine an einem Rotor angeflanschte Kugelumlaufmutter. In der DE 432 020 5 A1 wird ein Stellantrieb für eine hydraulisch betätigbare Kraftfahrzeug-Reibungskupplung offenbart. In der US 574 214 3 A ist eine Steuereinheit zur Steuerung mehrerer Servomotoren gezeigt. Die WO 2008098565 A2, zeigt einen Elektromotor, welcher mittels Gewindestange eine Reckstange durch Hubbewegungen positionieren kann.As prior art, DE 198 578 05 A1 is relevant. The document shows a flanged on a rotor ball nut. In DE 432 020 5 A1 an actuator for a hydraulically actuated motor vehicle friction clutch is disclosed. In US 574 214 3 A, a control unit for controlling a plurality of servomotors is shown. WO 2008098565 A2, shows an electric motor, which can position a stretch rod by means of lifting movements by means of threaded rods.

[0008] Die Erfindung hat angesichts des Standes der Technik die Aufgabe bei der Erzeugung einer Translationsbewegung speziell in Blasformmaschinen eine hohe Integrationsdichte und eine kompakte sowie verschleißarme Bauform bei geringen Kosten und hoher Energieeffizienz zu gewährleisten.The invention has in view of the prior art, the task in the generation of a translational movement, especially in blow molding machines to ensure a high integration density and a compact and low-wear design at low cost and high energy efficiency.

[0009] Der zitierte Stand der Technik legt die erfindungsgemäße Lösung nicht nahe, da sich auch aus der Kombination der zitierten Schriften die erfindungsgemäßen Details und ihre Funktion nicht herleiten lassen.The cited prior art does not suggest the solution according to the invention, since the details of the invention and their function can not be deduced from the combination of the cited documents.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

[0010] Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Eine Verwendung der Hubeinrichtung gibt Anspruch 5. Weiter wird mittels Anspruch 6 eine Blasformmaschine mit erfindungsgemäßer Einrichtung beansprucht. 2/10 österreichisches Patentamt AT513 002B1 2014-05-15According to the invention, a device for generating a translational movement with the features of claim 1 is proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description. A use of the lifting device gives claim 5. Next claimed by claim 6, a blow molding machine with inventive device. 2/10 Austrian Patent Office AT513 002B1 2014-05-15

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION

[0011] 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 Motors 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. vorgesehen ist.The invention essentially relates to the approach to make a ball screw as part of a direct drive, so that no mechanical coupling is required. This is achieved in that the rotor of the electric motor of the device according to the invention is designed as a nut of the ball screw, and that an existing within the nut of the ball screw spindle is designed or provided as a transmission element of the translational movement, in particular as a lifting rod for generating stroke.

[0012] 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.In the spindle of the ball screw is generally the ball screw, which forms for example itself the lifting rod or with a tool (stretching rod) is connected to produce a translational movement (lifting movement) or execute. 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 is not a one-piece design 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. In the application of the stroke control of a stretch rod of a blow molding machine, the stretch rod can be attached directly to the ball screw of the ball screw (KGT).

[0013] Die Spindel wird erfindungsgemäß als Hubstange ausgebildet, die ihrerseits mit einer Reckstange verbunden oder direkt als Reckstange ausgebildet ist. Durch die Reckstange kann Blasluft oder Kühlluft gelangen, mittels derer ein Vorformling in einer Blasformmaschine in eine vorgegebene Endform geblasen werden kann.The spindle is inventively designed as a lifting rod, which in turn is connected to a stretch rod or formed directly as a stretching rod. Blowing air or cooling air can pass through the stretch rod, by means of which a preform can be blown into a predetermined final shape in a blow molding machine.

[0014] Diese Lösung ermöglicht eine sehr hohe Integrationsdichte sowie eine kompakte und verschleißarme Bauform bei geringen Kosten und hoher Energieeffizienz.This solution allows a very high integration density and a compact and low-wear design with low cost and high energy efficiency.

[0015] Die erfindungsgemäße Hubeinrichtung verwendet einen bekannten Elektromotor (Tor-quemotor) mit einer Statorwicklung und einem innenlaufenden Rotor. Bevorzugt wird ein Wechselstrommotor, insbesondere ein Servomotor, weiter insbesondere 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.The lifting device according to the invention uses a known electric motor (Tor-quemotor) with a stator winding and an internal rotor. Preferably, an AC motor, in particular a servomotor, more particularly a torque motor, is 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). Of course, other types of engines can be realized. It is essential that the 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.

[0016] Wie bereits erwähnt, wird vorteilhaft ein Servomotor eingesetzt, dessen Betrieb momen-ten-, geschwindigkeits- und/oder positionsgeregelt sein kann. Dies ermöglicht eine Anpassung an verschiedene Anwendungen. Als besonderer Servomotor sei hier der Einsatz eines Tor-quemotors 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.As already mentioned, a servomotor is advantageously used, the operation of which can be momen- ten-, speed and / or position-controlled. This allows adaptation to different applications. As a special servomotor here is the use of a Tor quemotors mentioned, which represents a gearless direct drive with high torque and low speeds. 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. Thus, 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.

[0017] 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 modulares Maschinenkonzept realisiert werden. Motor, Regler und Achsmechanik verschmelzen auf diese Weise zu einer Einheit. Auf diese Weise kann eine größere Anzahl baugleicher Einheiten (beispiels- 3/10 österreichisches Patentamt AT513 002 B1 2014-05-15 weise Einheiten zur Reckstangensteuerung) zur Verfügung gestellt und an eine Hauptsteuerung gehängt werden.In an advantageous embodiment, a decentralized inverter is used with decentralized intelligence. 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 structurally identical units (for example, units for stretching bar control) can be made available and hung on a main controller.

[0018] 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 Baukastenlösung weist den Vorteil der dezentralen Verarbeitung von E/As auf und kann die Motionfunktionalität direkt im Antrieb unterbringen. 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 Netzausfall. 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 beschrieben werden.Advantages of the device according to the invention for generating a translational movement are the high integration density and thus the compact 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 mentioned modular building block solution has the advantage of decentralized processing of I / Os and can accommodate the motion functionality directly in the drive. Further emphasized are the high positioning dynamics and accuracy as well as the energy-efficient solution of motion control and / or regulation with the possibility of an energy storage for fault reactions in the event of a power failure. The advantages mentioned make the device according to the invention particularly attractive for the stretching bar control of a blow molding machine. With reference to this embodiment, the invention and its advantages will be described below in more detail with reference to the drawing.

[0019] 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.It is understood that the above-mentioned and the following features to be treated not only in the particular combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

[0020] Figurenbeschreibung [0021] Figur 1 zeigt eine Einrichtung zur Erzeugung einer Translationsbewegung in einer vorteilhaften Ausführungsform, [0022] Figur 2 zeigt schematisch eine Anordnung mit mehreren Einrichtungen zur Erzeugung einer Translationsbewegung mit dezentralen Reglern.Figure 1 shows a device for generating a translational movement in an advantageous embodiment, Figure 2 shows schematically an arrangement with a plurality of means for generating a translational movement with decentralized controllers.

[0023] Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sehr schematisch dargestellt sind. Daneben ist jede andere Ausführungsform 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 dezentralen Wechselrichter, der die Elektronik zur Motorregelung sowie zur Logikverarbeitung vereint.It is understood that in the illustrated figures, only exemplary embodiments of the invention are shown very schematically. In addition, any other embodiment is conceivable without departing from the scope of this invention. 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. In particular, the electronics 10 is a decentralized inverter that combines the electronics for motor control and logic processing.

[0024] 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.During operation of the device 1 for Huberzeugung and thus during operation of the electric motor 2, 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. In addition to the lifting movement, the device 1 generates a rotational movement of the spindle 5 about its own longitudinal axis.

[0025] 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 Verar- 4/10 österreichisches Patentamt AT513 002 B1 2014-05-15 beitung 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.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 modular modular solution already mentioned in the description has the advantage of decentralized processing of I / O (via lines 12 and 13 for motor control or logic processing) can thus accommodate the motion functionality directly in the drive. Further emphasized are the high positioning dynamics and positioning accuracy.

[0026] 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.In 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.

[0027] 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 Blasformmaschine in eine vorgegebene Endform geblasen wird. Hierzu sei auf die Beschreibungseinleitung sowie nochmals explizit auf die dort genannt DE 10 2007 008 023 A1 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 eingesetzt werden, da auf diese Weise eine noch gleichmäßigere Beaufschlagung mit Blasluft entlang des Innenumfangs des Formlings sichergestellt werden kann.The high positioning accuracy and dynamics make together with the other already mentioned advantages of the invention, a lifting device shown in the figure 1 in particular for the stretching bar control of a blow molding machine attractive. For this purpose, 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) passes through a stretching rod in a known manner by means of which a preform in a blow molding machine is blown into a predetermined final shape. For this purpose, reference is made to the introduction to the description and again explicitly to the there mentioned DE 10 2007 008 023 A1. With the aid of the invention described herein and the embodiment shown in FIG. 1, a person skilled in the art can derive the application of the control / regulation of the lifting movement of a stretching rod from this. The rotation of the stretch rod on the spindle 5 can be used with advantage in this application, since in this way an even more uniform application of blast air along the inner periphery of the molding can be ensured.

[0028] Typische (von der dargestellten Einrichtung erfüllte) Anforderungen 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.Typical (of the device shown) 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 (in the axial direction, indicated in the figure by the double arrow) of 30 to 50 cm, in particular 40 cm, a travel 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 (slide 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

[0029] 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.Compared to a solution with a linear direct drive, the energy consumption can be reduced by at least 50% in the concrete case of the stretching unit. With regard to the control quality occurs virtually no deterioration. The practical use shows the good usability and the fulfillment of all the requirements imposed by the Huberzeugungseinrichtung shown in the stretch rod movement control in a blow molding machine.

[0030] 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 Übertragung von zeitrelevanten Daten (z. B. Sercos III) mit den dezentralen Reglern 101, 102 verbunden sind.Figure 2 shows schematically an arrangement with several Huberzeugungseinrichtungen 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. In that regard, reference should be made to the explanation in connection with FIG. 2 also shows the integration of local sensors 141 or 142 and local actuators 151 and 152, which are connected to the decentralized controllers 101, 102 via a corresponding standard for the transmission of time-relevant data (eg Sercos III).

[0031] 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.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.

[0032] Die in Figur 2 dargestellte Möglichkeit der modularen Baukastenlösung weist den Vorteil der dezentralen Verarbeitung von E/As auf und kann somit die Motionfunktionalität direkt im 5/10 österreichisches Patentamt AT513 002B1 2014-05-15The possibility shown in Figure 2 of the modular modular solution has the advantage of decentralized processing of I / Os and thus the motion functionality directly in the Austrian Patent Office AT513 002B1 2014-05-15

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. 6/10 österreichisches Patentamt AT513 002B1 2014-05-15 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 7/10Accommodate drive. In this way, local I / Os can be evaluated and individual stretching units 131, 132,... Regulated for a decentralized, on the other hand together to a central electronics 16 for overarching control and / or control. 6/10 Austrian Patent Office AT513 002B1 2014-05-15 REFERENCE LIST 1 Lifting device 2 Electric motor 3 Ball screw drive 4 Nut, rotor 5 Spindle 6 Stator 7 Machine frame 8 Motor encoder 9 Bearing 10 Electronics 12 Motor control line 13 Logic processing line 16 Central electronics 17 Multimaster 101, 102 Electronics 111,112 Lifting device 121, 122 Cable for motor control 131, 132 Stretching unit 141, 142 Sensors 151, 152 Actuators 7/10

Claims

Austrian Patent Office AT513 002 B1 2014-05-15 Patentansprüche 1. Device for generating a translational movement with an electric motor (2) having a rotor (4) using means for transforming a rotational movement generated by the rotor (4) into a translatory movement, characterized in that the rotor (4) as a nut of a ball screw (3) is formed and within the nut a spindle (5) of the ball screw (3) is designed as a transmission element of the translational movement, wherein the spindle (5) is designed as a lifting rod, which in turn is connected to a stretching rod or formed directly as a stretching rod, wherein through the stretch rod blowing air or cooling air passes, by means of which a preform is blown in a blow molding machine in a predetermined final shape.

2. Device according to claim 1, characterized in that the electric motor (2) is a servomotor, in particular a torque motor.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the electronics (101, 102) for engine control and logic processing decentralized, in particular in a decentralized exchange funnel, is housed.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is designed as a module of a modular construction of devices (111, 112) for generating a translational movement.

5. Use of a device (1) according to one of the 10 preceding claims for the stroke control of a stretch rod of a blow molding machine.

6. blow molding machine with a device (1) according to one of the preceding claims, wherein by means of the device (1) a stroke control for the stretch rod of the blow molding machine is realized. For this 2 sheet drawings 8/10