CN106413984B - 具有机载电机的机床 - Google Patents

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Abstract

机床(1)包括立柱(6)、托架(8)、主轴‑托架柱塞(10)、由柱塞(10)支撑的主轴(12)。柱塞(10)可根据命令沿工作轴线(W)相对于托架(8)平移，并且主轴(12)可根据命令沿所述工作轴线(W)相对于柱塞(10)平移。此外，提供了布置于柱塞(10)上的主轴旋转电机(80)，该主轴旋转电机包括由柱塞(10)支撑的至少一个定子(82)、以及定位在定子(82)的径向内部的至少一个转子(84)，该转子在旋转中与主轴(12)接合并且在轴向平移中与所述主轴(12)分离。

Description

具有机载电机的机床
技术领域
本发明涉及机床行业，并且具体地涉及大尺寸机床。具体地，本发明的目的在于机床的主轴的旋转驱动系统，该机床特别地为立式机床，诸如铣床或铣-镗床。
背景技术
众所周知，为了将主轴定位在相对于待加工的部件的期望位置处并且随后进行期望加工，立式机床包括可竖直平移的托架，在该托架上安装有可水平平移的柱塞，主轴放置于该柱塞内，该主轴可水平平移并绕其旋转轴旋转。
为允许这种移动，机床一般设置有：用于移动托架的电机；用于移动柱塞的电机，其位于托架上；用于主轴的平移的电机；以及用于主轴的旋转的电机，其位于柱塞上并且通过机械变速箱连接至主轴，该机械变速箱允许主轴以期望旋转速度旋转。
但是，这种解决方案具有的劣势在于，部件相当大的重量将由柱塞支撑并且齿轮之间的耦接件容易磨损，这导致不精准加工、震动和噪音。最后，机器的装配费时且需要熟练工人。
还已知这样一种解决方案，其中，用于主轴的旋转的电机位于所述主轴上，并且整个主轴电机组件由位于柱塞上的电机移动。例如，在文件 WO-A1-2006/105951中描述了这种解决方案。但是，这种类型的解决方案的缺陷为使扭转力偶位于主轴螺纹上，这减少了其有效寿命。还具有由充分冷却连接至主轴的电机的需要而导致的劣势，这会增加柱塞的总尺寸或限制柱塞内部的电机的尺寸。
发明内容
本发明的目的在于制造一种设置有主轴的驱动系统的机床，其克服参考现有技术所述的缺陷。
这种目的通过下文描述所制造的机床实现。
附图说明
根据所附附图，从下面通过非限制性实例的方式给出的描述中使根据本发明的机床的特性和优点将显而易见，附图中：
-图1示出了包括根据本发明的主轴驱动系统的机床的示意性侧视图；
-图2为根据本发明的一个实施方式的在主轴的限制性后方配置中的驱动系统的部分截面图；
-图3示出了在主轴的高级配置中的图2中的驱动系统；以及
-图4示出了根据本发明的另一实施方式的机床的驱动系统的细节的横截图。
具体实施方式
参考所附附图，参考标号1总体上表示机床，并且具体地为大型机床，诸如镗-铣机床，该机床包括具有沿主轴线的主延伸部的工作台2。
工作台2固定并搁置在基底上，并且支撑表面确定水平地平面T。
机床1还包括直立基台4，该基台越过工作台2且由工作台所支撑，该基台可沿工作台2的主轴线以可控方式平移。
机床1还包括立柱6，该立柱附接至直立基台4并且由其支撑，该立柱具有沿竖直轴线Y(垂直于地平面T)的主延伸部。优选地，立柱6具有箱形结构并且由沿所述竖直轴线Y延伸的箱侧壁限定。
机床1还包括托架8，该托架由立柱6所支撑且与其侧壁接合，该托架可沿竖直轴线Y以可控方式平移。
机床1还包括：主轴-托架柱塞10，其由托架8支撑；以及主轴12，其由柱塞10支撑，该主轴可绕工作轴线W旋转以用于进行加工，该工作轴线垂直于竖直轴线Y和工作台的主轴线。
柱塞10可以可控方式沿所述工作轴线W的方向相对于托架8平移。也可绕工作轴线W旋转的主轴可在所述工作轴线W的方向上相对于柱塞 10平移。
具体地，机床1包括安置于托架8上的柱塞平移组20，该柱塞平移组包括电气的且速度可控的柱塞平移电机22，诸如DC或异步电机。
优选地，柱塞平移电机22定位成其旋转轴线A平行于工作轴线W，并且优选地，从此处向下偏移。
柱塞平移组20还包括蜗杆24，该蜗杆沿柱塞平移电机22的旋转轴线 A延伸，且例如在所述蜗杆24的远端和近端由一对轴承组26支撑。
而且，柱塞平移组20包括螺母元件28，该螺母元件在运动学上与蜗杆24接合，从而通过所述蜗杆24的旋转而受到平移。螺母元件28与柱塞10成一体，从而导致其沿工作轴线W平移。
机床1还包括主轴平移组40，该主轴平移组放置于柱塞10上，该主轴平移组包括电气的且速度可控的主轴平移电机42，诸如DC或异步电机。
优选地，主轴平移电机42定位成其旋转轴线B平行于工作轴线W，并且优选地，从此处向下偏移。
主轴平移组40还包括蜗杆44，该蜗杆沿主轴平移电机42的旋转轴线 B延伸，并且例如在所述蜗杆44的远端和近端由一对轴承组46支撑。
而且，主轴平移组40包括螺母元件48，该螺母元件在运动学上与蜗杆44接合，从而通过所述蜗杆44的旋转而受到平移。螺母元件48在平移中与主轴12成一体，从而导致其沿工作轴线W平移，同时在旋转中从此处解耦。
为此类目的，根据示例性实施方式，主轴平移组40包括沿工作轴线 W延伸(例如，与其同轴)的套管50，螺母元件48机械夹紧该套管，该套管进而在平移中以双向方式限制于主轴12，例如通过凸缘52限制于主轴。
主轴12通过轴承54支撑在套管50内。
主轴12包括沿工作轴线W在后端与前端62之间延伸的外套筒60，该外套筒终止于前表面，用于机床的插入的主开口64在该前表面上打开。
主轴12还包括保持装置，该保持装置例如被液压地操作，该保持装置可操作成将插入主开口64中的机床稳定地限制于套筒60。
例如，保持装置包括容纳在套筒60中的管道72，以加压流体(诸如，油)从主轴的后端传送至前端，以便操作放置于主开口64处的保持机构 74。
机床1还包括放置在柱塞10上的至少一个主轴旋转电机80。
主轴旋转电机80包括由柱塞10支撑(附接于此)的定子82，该定子 82沿工作轴W线延伸，且与其同轴。定子82被主轴12轴向穿过。
而且，主轴旋转电机80包括转子84，该转子径向向内沿定子82的工作轴线W延伸，且与其同轴。
转子84在旋转中与主轴12的套筒60接合，并且在轴向平移中从所述套筒60解耦。
例如，为此目的，主轴12的套筒60提供至少一个轴向凹槽86，并且主轴包括至少一个突出部88，该突出部附接至转子84并且在套筒60的各个轴向凹槽86内轴向滑动。
而且，优选地，柱塞10包括附接至突出部88的壳体90，该壳体包围套筒60并且在旋转中在主开口64附近由前支撑组100支撑。
同时，转子84在旋转中由后支撑组102支撑，该后支撑组定位在定子82的轴向外部且由柱塞10支撑。
根据本发明的另一实施方式(图4)，主轴旋转电机80包括轴向并排放置且彼此分开或接触的多个(例如两个82a、82b)定子。
根据再另一实施方式(未示出)，主轴旋转电机80包括轴向并排放置且彼此分开或接触的多个(例如两个)转子。
在机床的正常操作期间，对于主轴12的定位，立柱6沿工作台2定位以用于沿其主轴线平移，托架定位于沿竖直轴线V的期望高度处，并且柱塞平移电机22可操作成沿工作轴线W平移柱塞10。
对于进行加工，主轴平移电机42可操作成沿工作轴线W平移主轴12 (并由此机床连接于此)，并且主轴旋转电机80可操作成给予主轴12的套筒上的旋转(并由此机床连接于此)。
在套筒60的平移期间，主轴旋转电机80的转子82凭借在旋转中突出部88与套筒60的接合而将工作力偶传输至套筒60，而所述套筒60凭借突出部88在各个轴向凹槽86中的滑动而相对于所述转子82平移。
创新地，根据本发明的机床使得即使在持续使用所述机床之后也能保持高加工精度。
例如，这归因于去除了用于将扭转力偶传输至主轴的齿轮，该齿轮容易磨损以及引起震动。
并且，有利地，柱塞具有与现有技术的解决方案相比更低的重量。由于机床在其自身重量下受到更小的变形，所以这也有助于减少不准确性。
根据另一有利方面，机床更便于组装，并由此具有更低的总成本。
例如，这归因于较少数量的部件。
明显地，只要包含在由所附权利要求限定的保护范围内，本领域的技术人员可对上文所描述的机床作出更改。

Claims (9)

1.具有机载电机的机床，包括：
-立柱(6)，具有沿与地平面(T)垂直的竖直轴线(Y)的主延伸部；
-托架(8)，由所述立柱(6)支撑，所述托架能根据命令沿所述竖直轴线(Y)平移；
-主轴-托架柱塞(10)，由所述托架(8)支撑；和
-主轴(12)，由所述柱塞(10)支撑，所述主轴能围绕与所述竖直轴线(Y)正交的工作轴线(W)旋转，以用于进行加工操作，其中，所述柱塞(10)能根据命令沿所述工作轴线(W)的方向相对于所述托架(8)平移，并且所述主轴(12)能根据指令在所述工作轴线(W)的方向上相对于所述柱塞(10)平移；
其特征在于，所述具有机载电机的机床还包括至少一个主轴旋转电机(80)，布置于所述柱塞(10)上，所述主轴旋转电机包括：至少一个定子(82)，所述定子由所述柱塞(10)支撑并且被所述主轴(12)轴向穿过；以及至少一个转子(84)，所述转子布置于所述定子(82)的径向内部，所述转子在旋转中与所述主轴(12)接合并且在轴向平移中相对于所述主轴(12)分离。
2.根据权利要求1所述的具有机载电机的机床，其中，所述主轴(12)包括具有至少一个轴向凹槽(86)的外套筒(60)，并且所述转子(84)附接至至少一个突出部(88)，所述突出部在所述外套筒(60)的相应所述轴向凹槽(86)中轴向滑动。
3.根据权利要求2所述的具有机载电机的机床，包括壳体(90)，所述壳体包围所述外套筒(60)的至少一部分，所述壳体附接至所述突出部(88)并且在旋转中在用于工作工具的主开口(64)附近由前支撑组(100)支撑，所述前支撑组(100)进而由所述柱塞(10)支撑。
4.根据权利要求2或3所述的具有机载电机的机床，其中，所述转子(84)在旋转中由后支撑组(102)支撑，所述后支撑组布置在所述定子(82)的轴向外部且由所述柱塞(10)支撑。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的具有机载电机的机床，其中，所述主轴旋转电机(80)包括轴向并排定位的多个定子(82a、82b)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的具有机载电机的机床，其中，所述主轴旋转电机(80)包括轴向并排定位的多个转子。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的具有机载电机的机床，包括位于所述托架(8)上的柱塞平移组(20)，所述柱塞平移组包括：柱塞平移电机(22)；蜗杆(24)，所述蜗杆在旋转中能由所述柱塞平移电机(22)驱动；以及螺母元件(28)，所述螺母元件在运动学上与所述蜗杆(24)接合，从而通过所述蜗杆(24)的旋转而受到平移，所述螺母元件(28)与所述柱塞(10)结合，从而导致所述螺母元件沿所述工作轴线(W)的平移。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的具有机载电机的机床，包括布置于所述柱塞(10)上的主轴平移组(40)，所述主轴平移组包括：主轴平移电机(42)；蜗杆(44)，所述主轴平移组的所述蜗杆在旋转中能由所述主轴平移电机(42)驱动；以及螺母元件(48)，所述主轴平移组的所述螺母元件在运动学上与所述主轴平移组的所述蜗杆(44)接合，从而通过所述主轴平移组的所述蜗杆(44)的旋转而受到平移，所述主轴平移组的所述螺母元件(48)与所述主轴(12)结合，从而导致所述主轴平移组的所述螺母元件沿所述工作轴线(W)的平移且在旋转中与所述主轴(12)分离。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的具有机载电机的机床，其中，所述主轴(12)包括液压式保持装置，所述保持装置能操作成用于稳定地限制工作工具。
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