DD275291A1

DD275291A1 - Elektropneumatischer waelz-schrittmotor

Info

Publication number: DD275291A1
Application number: DD31946088A
Authority: DD
Inventors: Bernd Berger; Bernd Heurich; Rolf Hubert; Siegfried Recklies; Hans-Jochen Seidel; Dieter Will
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1990-01-17
Also published as: DE3927397A1; FR2636101A1; FR2636101B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen Waelz-Schrittmotor mit mehreren um eine Achse angeordneten Arbeitselementen und einem integrierten hochuebersetzenden Getriebe, vorzugsweise fuer Roboter- und Handhabetechniken. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind, dass bei einem elektropneumatischen Waelz-Schrittmotor mit radial angeordneten pneumatisch beaufschlagbaren Arbeitselementen, mit Mitteln zum getrennten Ansteuern der Druckkraftwandler sowie einem hochuebersetzenden Getriebe, das die translatorische Bewegung der Arbeitselemente in eine rotatorische Bewegung wandelt, ein aussenverzahnter Ring ueber Blattfederpakete mit einem Kupplungsring und dieser mit einem Topf radialelastisch und torsionssteif verbunden ist, dass Druckkraftwandler, die aus einem Grundkoerper bestehen, auf dessen dem aussenverzahnten Ring abgewandten Seite ein Elektrik-Pneumatik-Wandler und auf dessen dem aussenverzahnten Ring zugewandten Seite ein Druckkissen befestigt ist, das mit einem darueber angeordneten Druckkraftabdeckblech mit integriertem Krafteinleitungselement elastisch verbunden und durch ein bodenseitig und zum Grundkoerper gerichtetes zentral angeordnetes Befestigungselement mit integrierter Luftzufuehrung in zwei Ebenen frei beweglich gelagert ist und dass die Druckkraftwandler kreisfoermig um einen Grundkoerper fest angeordnet und an einer zentralen Druckluftringleitung druckdicht angeschlossen sind. Die Elektrik-Pneumatik-Wandler sind zur Erzielung groesserer Leistungen mit einem pneumatischen Verstaerker gekoppelt.

Description

Titel der Erfindung

Elektropneumatischer Wülz-Schr i ttmotor Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen elektropnetimati sehen Wälz-Schrittmotor mit mehreren um eine Achse angeordneten Arbeitselementen und einem integrierten hochübersetzenden Getriebe, vorzugsweise für Roboter- und llandhabetechniken.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind sowohl elektrische als auch druckmittelbetriebene Schrittmotoren nach dem IVälzpr inzip, die mit einem hochübersetzenden Getriebe die translatorischen Bewegungen der Arbeitselemente in eine rotatorische Bewegung wandeln.

Nachteilig bei diesen Motoren ist, daß dieselben nur eine kleine Leistung und einon geringen Wirkungsgrad haben, wodurch ihre Anwendungsbreite sehr gering ist.

Nach DD - PS 215 363 wird ein druckmittelbetriebener Wälz-Schrittmotor offenbart, bei dem als Druckmittel Kolben bzw. Faltenbälge angeordnet sind.

Nachteilig bei diesem Wälz-Schrittmotor ist, daß sich durch die Wahl der Druckmittel ein ungünstiges Verhältnis von Nutz- zu Totvolumen ergibt, wodurch ein schlechter Wirkungsgrad entsteht und die maximalen Drehmomente nur bei extrem kleinen Drehzahlen, d.h. bei ungünstiger Dynamik, erreicht werden können. Desweiteren verursacht die feste Verbindung der Druckmittel mit

der inneren Abwälzung eine ständige Verformungsarbeit als Ver 1 ust.arbe i t auch in der steiferen tangentlalen Richtung. Die Abtriebsbewegung kann nur am innenverzahnten Außenring abgenommen werden, wodurch der umlaufende Kraftvektor ständig auf die Lagerung wirkt, was wiederum den Wirkungsgrad und die Lebensdauer verringert.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen elektropneumatischen Wälz-Schrittmotor mit verbessertem Wirkungsgrad und hoher Dynamik für einen größeren Anwendungsbereich zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung bestellt darin, einen elektropneumatischen Hälz-Schrittmotor mit hohem Drehmoment und hoher Schrittauflösung zu finden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem elektropneumatischen Wälz-Schrittmotor mit radial angeordneten pneumatisch beaufschlagbaren Arbeitselementen, mit Mitteln zum getrennten Ansteuern der Druckkraftwanriler sowie einem hochübersetzenden Getriebe, das die translatorische Bewegung der Arbeitselemente in eine rotatorische Bewegung wandelt, ein außenverzahnter Ring über Blattfederpakete mit einem Kupplungsring und dieser mit einem Topf radialelastisch und torsionssteif verbunden ist, daß Druckkraf twandler, die aus einem Grundkörper bestehen, auf dessen dem außenverzahnten Ring abgewandten Seite ein Elektrik-Pneumatik-Wandler und auf dessen dem außenverzahnten Ring zugewandten Seite ein Druckkissen befestigt ist, das mit einem darüber angeordneten Druck-

kraftobdeckblech mit integriertem Krafteinleitungselement elastisch verbunden und durch ein bodensei tig und zum Grundkörper gerichtetes zentral angeordnetes Befestigungselement mit integrierter Luftzuführung in in zwei Ebenen frei beweglich gelagert ist und daß die Druckkraftwandler kreisförmig um einen Grundkörper fest angeordnet und an einer zentralen Druckluftringleitung druckdicht angeschlossen sind. Die Elektrlk-Pneumatik-Wandler sind zur Erzielung größerer Leistungen mit einem pneumatischen Verstärker gekoppelt.

Das Krafteinleitungselement kann als Gleitkörper oder als Rollelement ausgeführt sein.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß ein elektropneumatischer Wälz-Schrittmotor mit hohem Wirkungsgrad und hoher Sehrittauflösung bei für Schrittmotoren hohen Drehmomenten bei guter Dynamik und großer Leistung unter Einhaltung kleiner Gesamtabmessungen bei verringerter Masse des Motors geschaffen wurde.

Ausführungsbeispi el

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Schnittdarstellung des elektropneumatischen Wälz-Schrittmotors

Fig. 2: eine weitere Ausführung nach Fig. 1

Fig. 3: die Schnittdarstellung eines Druckluftwandlers

Die Fig. 1 zeigt in Schnittdarstellung den elektropneumatischen Wälz-Schrittmotor, wobei die Einheit η aus der Einheit b herausgezogen ist.

Die Einheit a besteht aus dem außenverzahnten Ring 2, der über die Blattfederpakete 3 mit dem Kupplungsring 4 und dieser mit dem Topf 5 radial elastisch und torsionssteif verbunden ist.

Die Einheit b besteht ohne Zuordnung des innenverzahnten Ringes 6 aus den Druckkraftwandlern 1, die über Zug-Druck-Elemente 7; 8 nn den Grundkörper 9 mit integrierter Druckluftringleitung 21 gepreßt und mittels Dichtung 10 druckdicht und fest angeschlossen sind.

Die Fig. 2. zeigt eine selbsttragende konstruktive Funktionseinheit bei der die Druckkraftwandler 1 einmal mittels Hohlschrauben 12, die eine Querbohrung haben, und somit die Druckluft aus der Druckluftringleitung 21 in den Druckkraftwandler 1 freigeben, mit dem Grundkörper 9 und zum anderen über Befestigungselemente 13 mit rler Scheibe 11 fest verbunden sind.

Diese Funktionseinheit ist in den meisten Anwendungsfällen der Stator des elektropneumatischen Wälz-Schrittmotcrs.

Fig, 3 zeigt die Schni ttclarstel lung eines Druckkraftwandlers, der aus einem Grundkörper 16 besteht, auf dessen dem außenverzahnten Ring 2 abgewandten Seite ein Elektrik-Pneumatik-Wandler 14 zugeordnet ist. Auf der dem außenverzahnten Ring 2 zugewandten Seite ist das Druckkissen 17 angeordnet. Auf der Oberseite des Druckkissen 17 ist das Druckkraftabdeckblech 19 mit integriertem Krafteinleitungselement 20 elastisch befestigt. Das Krafteinleitungselement 20 kann als Gleitkörper oder als RoI lelemerit ausgeführt sein.

Rodenseitig nm Druckkissen 17 befestigt und zum Grundkörper 16 gerichtet, ist ein zentral angeordnetes und dos Druckkissen 17 im Grundkörper 16 orret ierendes Nefestigungselement mit integrierter Luftzuführung 18 vorgesehen. Mit dieser Anordnung Ist dos Druckkissen 17 In zwei Ebenen frei beweglich im Grundkörper 16 ge-1ngert.

Mit der kreisförmigen Anordnung von mindestens 3 und mehr Druckkraftwandlern 1 um eine Achse wird die Funktionseinheit - Wnriderwellenerzeuger - gebildet. Der Wanderwellenerzeuger wird zum Motor komplettiert durch den innenverznhnten Ring 6, dem oußenverzahnten Ring 2, dem biegeelastisch torsionssteif angeschlossenen Kupplungsring 4 und den Topf 5.

Die elektropneumatischen Druckkraftwandler 1 werden mittels einer nicht dargestellten elektronischen Steuerung nacheinander mit Druckluft beaufschlagt, wobei ein umlaufender Kraftvektor entsteht.

Je größer die Anzahl der Druckkraftwandler 1 ist, desto feiner ist die Sehrittmiflösung.

Der Ab triob kann am innenverzuiint-n Ring 6 abgenommen werden, wenn der Topf 5 mit der Funktionseinheit - Wanderwellenerzeuger - fest verbunden ist.

Der Topf 5 mit KupplungsrIng 4 und außenverzahntem Ring wird zun: Abtrieb, wenn der innenverzahnte Ring 6 mit der Funktionseinheit - Wanderwellenerzeuger - fest verbunden ist. Diese Ausführung vermeidet die Lagerbelastung durch die umlaufenden Kräfte.

Claims

2 7529t

Patentansprüche

1. Elektropneiimatischer Wal /-Sehr 11, !.motor mit radial angeordneten pneumatisch beaufschlagbaren Arbeitselementen, mit Mitteln zum getrennten Ansteuern der Druckkraftwandler sowie einem hochübersetzenden Getriebe, das die translator ische Bewegung der Arbeitselemente in eine rotaLorische Bewegung wandelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (2) über Blattfeder pakete (3) mit dem Kupplungsring (4) und dieser mit dem Topf (5) radialelastisch und torsionssteif verbunden ist, daß die Druckkraftwandler (1), die aus einem Orundkörper (16) bestehen, auf dessen dein Ring (2) abgewandten Seite ein Elektrik-Pneumatik-Wandler (14) und auf dessen dem Ring (2) zugewandten Seite ein Druckkissen (17) befestigt ist, das mit einem darüber angeordneten Druckkraftabdeckblech (19) mit integriertem Krafteinleitungselement (20) elastisch verbunden und durch das bodensei tig und zum Grundkörper (16) gerichtete zentral angeordnete Befestigungselement mit integrierter Luftzuführung (18) in zwei Ebenen frei beweglich gelagert ist und daß die Druckkraftwandler (1) kreisförmig um den Grundkörper (9) fest angeordnet und an einer zentralen Druck luftringieitung (21) druckdicht angeschlossen sind.
2. Elektropneumatischer Wälz-Schrittmotor nach Anspruch

1 dadurch gekennzeichnet, daß der Elektr ii-Pneumatik-Wandler (14) mit dem pneumatischen Verstärken (15) gekoppelt ist.
3. Elektropneumatischer WäIz-Schrittmotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftoinleitungselement (2, als Gleitkörper oder als Rollelement ausgeführt ist.

Hierzu 2 BIaLt Zeichnungen