DD295285A5

DD295285A5 - DOUBLE DRIVE TRANSLATION

Info

Publication number: DD295285A5
Application number: DD34157190A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Schulze; Peter Lange; Helmut Zacharias
Original assignee: Maschinen- Und Anlagenbau Gmbh,De
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1990-06-13
Publication date: 1991-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Doppeltranslationsantrieb, wobei eine mit einer Gewinderichtungsorientierung versehene durchgehende Gewindespindel mit zwei Antriebsmotoren verbunden ist. Dabei ist die Gewindespindel in zwei Hohllaeufer der als Asynchronmotoren ausgebildeten Antriebsmotoren gelagert, die Staender der Asynchronmotoren starr miteinander und die Hohllaeufer ueber eine loesbare Kupplung verbunden sind, wobei die Gewindespindel in dem einen Hohllaeufer axial beweglich sowie verdrehsicher angeordnet ist und der andere Laeufer eine rotierende, die Gewindespindel formschluessig umschlieszende Spindelmutter aufweist.{Doppeltranslationsantrieb; Antriebsmotore; Hohllaeufer; loesbare Kupplung; Staender; starre Verbindung; Hohllaeufer; Gewindespindel, axial beweglich, verdrehsicher; Hohllaeufer; Gewindemutter, formschluessig}The invention relates to a Doppeltranslationsantrieb, wherein a provided with a thread direction orientation through threaded spindle is connected to two drive motors. The threaded spindle is mounted in two Hohllaeufer designed as an asynchronous drive motors, the stator of the induction motors are rigidly connected to each other and Hohllaeufer via a releasable coupling, wherein the threaded spindle is arranged axially movable and twist-proof in one Hohllaeufer and the other Laeufer a rotating, the threaded spindle has a form-fitting enclosing spindle nut. Drive motors; Hohllaeufer; releasable coupling; Stand; rigid connection; Hohllaeufer; Threaded spindle, axially movable, non-rotating; Hohllaeufer; Threaded nut, form-locking}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Doppeltranslationsantrieb für lineare Schub- oder Zugbewegungen. Der Doppeltranslationsantrieb ist beispielsweise zur Erzeugung einer Drehpendelbewegung beim Schleifen einsetzbar.The invention relates to a Doppeltranslationsantrieb for linear push or pull movements. The Doppeltranslationsantrieb is used, for example, to generate a rotary pendulum motion during grinding.

Characteristic of the known state of the art

Bekannt ist ein Translationsantrieb mit rotierender Gewindespindel zur Realisierung linearer Bewegungsvorgänge, wobei der Translationsbewegung gleichzeitig eine Rotationsbewegung der Spindel überlagert ist.A translational drive with a rotating threaded spindle for realizing linear movement processes is known, wherein the translational movement is simultaneously superimposed on a rotational movement of the spindle.

Die Gewindespindel ist in einem aus ferromagnetisch homogenem Material bestehenden Hohlläufer angeordnet und in einem mit η-Wicklungen versehenen Ständer eingelagert. Die Gewindespindel ist dabei im Hohlläufer axial beweglich und form- und kraftschlüssig gelagert und wird in einer am Ständer fest angeordneten Spindelmutter geführt.The threaded spindle is arranged in a hollow rotor made of ferromagnetic homogeneous material and stored in a stator provided with η-turns. The threaded spindle is axially movable in the hollow rotor and positively and non-positively mounted and is guided in a fixedly arranged on the stand spindle nut.

Weiterhin bekannt ist ein Translationsantrieb mit einer feststehenden axial beweglichen Gewindespindel, durch die ebenfalls ein linearer Bewegungsablauf realisiert wird.Also known is a translation drive with a fixed axially movable threaded spindle, through which also a linear movement sequence is realized.

Eine feststehende axial bewegliche Gewindespindel ist dabei in einem aus ferromagnetisch homogenem Material bestehenden Hohlläufer mit Spindelmutter eingelagert. Der Hohlläufer mit Gewindespindel und Gewindemutter ist in einem mit n-Wicklungssträngen versehenen Ständer angeordnet.A fixed axially movable threaded spindle is incorporated in a hollow rotor made of ferromagnetic material with spindle nut. The hollow rotor with threaded spindle and threaded nut is arranged in a stand provided with n-winding strands.

Weiterhin ist ein Doppelspindeltranslationsantrieb und ein Translationsantrieb bekannt, bei denen Translationskraft und Translationsgeschwindigkeit durch Kombination unterschiedlicher Gewinderichtungsorientierungen und Gewindesteigungen in weiten Grenzen frei wählbar sind.Furthermore, a Doppelspindeltranslationsantrieb and a translational drive is known in which translational force and translational speed by combining different thread direction orientations and thread pitches are freely selectable within wide limits.

Der gemeinsame Nachteil dieser Lösungen besteht darin, daß die Translationskraft und die Translationsgeschwindigkeit durch das einmal gewählte Spindelsteigungsverhältnis fest vorgegeben sind. Das Anwendungsgebiet der Antriebe ist zusätzlich noch dadurch eingeschränkt, daß die Antriebe im Kurzzeit- und Aussetzbetrieb eingesetzt werden müssen, um thermische Überlastungen zu vermeiden.The common disadvantage of these solutions is that the translational force and the translation speed are fixed by the once selected spindle pitch ratio. The field of application of the drives is additionally limited by the fact that the drives must be used in short-term and intermittent operation to avoid thermal overloads.

Weiterhin ist ein Schraubengewinde bekannt, das eine langgestreckte Welle mit Rochts- und Linksgewinde sowie einer rechtsdrehenden und einer linksdrehenden Gewindemutter aufweist (DE-OS 3600497). Die'Gewindemuttern sind in einem Gehäuse drehbar gelagert, so daß durch Drehung mindestens einer Gewindemutter die Welle axial und/oder drehend bewegtFurthermore, a screw thread is known, which has an elongated shaft with Rochts- and left-hand thread and a clockwise and a left-handed threaded nut (DE-OS 3600497). Die'Gewindemuttern are rotatably mounted in a housing, so that the shaft moves axially and / or rotationally by rotation of at least one threaded nut

Der Antrieb ist kein integrierter Bestandteil der Vorrichtung, so daß ein hoher mechanischer Aufwand erforderlich ist, um die Antriebsbewegung der beiden Gewindemuttern zu realisieren. Außerdem ist die Hublänge begrenzt.The drive is not an integral part of the device, so that a high mechanical effort is required to realize the drive movement of the two threaded nuts. In addition, the stroke length is limited.

Bekennt ist ein Translationsantrieb (Funkschau 2/1989), bei dem eine Spindel angeordnet sowie zwei Antriebsmotore mechanisch und elektronisch gekoppelt sind. Diese Lösung stellt eine spezielle antriebstechnische Lösung für Videogeräte dar, die jedoch nicht kompakt ausgeführt ist. Der eine Motor treibt eine Magnettrommel an. Der zweite Motor bewegt die dazugehörige Spindel. Ist die Differenzwinkelgeschwindigkeit zwischen beiden Antrieben Null, entsteht keine Axialbewegung der Magnettrommel. Nur bei einer Differenzwinkelgeschwindigkeit kommt eine axiale Bewegung der Magnettrommel zustande.Confessions is a translation drive (Funkschau 2/1989), arranged in which a spindle and two drive motors are mechanically and electronically coupled. This solution represents a special drive technology solution for video devices, which is not compact. The one motor drives a magnetic drum. The second motor moves the associated spindle. If the differential angular velocity between the two drives is zero, there is no axial movement of the magnetic drum. Only at a differential angular velocity is an axial movement of the magnetic drum achieved.

Die nutzbare Bewegung wird bei dieser Lösung von einem Außenläufer erzeugt und ist deshalb für andere als den beschriebenen Anwendungsfall ungeeignet, da die Spindel keine translatorische, sondern lediglich eine rotatorische Bewegung und der rotierende Außenläufer die translatorische Bewegung ausführt.The usable movement is generated in this solution by an external rotor and is therefore unsuitable for other than the described application, since the spindle does not translational, but only a rotational movement and the rotating external rotor performs the translational movement.

Für den Aufbau sind Präzisionsteile erforderlich. Diese Lösung ist kompliziert im Aufbau und nur für kleine Leistungen vorgesehen. Zur Erzeugung des winkeltreuen Gleichlaufes ist eine komplizierte Regelelektronik erforderlich. Außerdem ist der Hub begrenzt.For the construction precision parts are required. This solution is complicated in construction and intended only for small services. To generate the angle-true synchronization complex control electronics is required. In addition, the hub is limited.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, mit geringem Aufwand einen Doppeltranslationsantrieb zur Erzeugung einer elektrisch steuerbaren Translationsbewegung mit einer großen Variationsbreite bezüglich Translationskraft und Translationsgeschwindigkeit zu schaffen. Der Anwendungsbereich soll gegenüber vergleichbaren Lösungen vergrößert, die Möglichkeiten zur Anpassung an einen technologischen Prozeß sollen verbessert und das Bauvolumen soll minimiert werden. Es soll ein kompakter Doppeltranslationsantrieb geschaffen werden.The aim of the invention is to provide with little effort a Doppeltranslationsantrieb for generating an electrically controllable translational movement with a wide range of variation in translational force and translational speed. The scope of application is to be increased compared to comparable solutions, the possibilities for adaptation to a technological process are to be improved and the volume of construction should be minimized. It should be created a compact Doppeltranslationsantrieb.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Doppeltranslationsantrieb auf der Basis einer Standard-Drehstrom-Asynchronmaschine zu entwickeln, wobei zwei Rotationsbewegungen überlagert und dadurch entsprechend der Relativbewegung eine veränderliche Translationskraft und Translationsgeschwindigkeit erzeugt und die Funktionselemente in den Antrieb unmittelbar integriert werden sollen.The invention has for its object to develop a Doppeltranslationsantrieb based on a standard three-phase asynchronous machine, wherein superimposed two rotational movements and thereby generates a variable translational force and translational speed according to the relative movement and the functional elements are to be integrated directly into the drive.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Gewindespindel in zwei Hohlläufer der als Asynchronmotoren ausgebildeten Antriebsmotoren gelagert ist, die Ständer der Asynchronmotoren starr miteinander und die Hohlläufer über eine lösbare Kupplung verbunden sind, wobei die Gewindespindel in dem einen Hohlläufer axial beweglich sowie verdrehsicher angeordnet ist und der andere Läufer eine rotierende, die Gewindespindel formschlüssig umschließende Spindelmutter aufweist.This is achieved in that, according to the invention, the threaded spindle is mounted in two hollow rotors designed as asynchronous drive motors, the stator of the induction motors are rigidly connected to each other and the hollow rotors via a releasable coupling, wherein the threaded spindle is arranged axially movable and twist-proof in the one hollow rotors and the other rotor has a rotating, the threaded spindle form-fitting enclosing spindle nut.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenBelow, the invention will be explained in more detail by way of example. In the accompanying drawing show

Fig. 1: den Längsschnitt des DoppeltranslationsantriebesFig. 1: the longitudinal section of the Doppeltranslationsantriebes

Fig. 2: den Querschnitt des einen Hohlläufers 4 mit der Mitnehmeranordnung für die Gewindespindel über ebenen Flächen Fig. 3: den Querschnitt des anderen Hohlläufers 2 mit rotierender Spindelmutter und Gewindespindel.Fig. 2: the cross section of the one hollow rotor 4 with the driver assembly for the threaded spindle over flat surfaces Fig. 3: the cross section of the other hollow rotor 2 with rotating spindle nut and threaded spindle.

Der Antrieb weist zwei starr miteinander verbundene Ständer 1; 3 von Standard-Drehstrom-Asynchronmaschinen auf (Fig. 1). In die Ständer 1; 3 eingelagert sind die Hohlläufer 2; 4. Die Hohlläufer 2; 4 sind aus ferromagnetisch homogenem Material (z. B.The drive has two rigidly connected stand 1; 3 of standard three-phase asynchronous machines (FIG. 1). In the stand 1; 3 are stored, the hollow rotor 2; 4. The hollow runners 2; 4 are made of ferromagnetic homogeneous material (eg.

Kugelgrafit oder St 38) und/oder einem normalem Käfigläufer hergestellt. Die Läufer 2; 4 sind in den Lagerstellen 5 gelagert. Zur Aufnahme der axialen Kräfte ist das Drucklager 10 als doppelt wirkendes Axiallager vorgesehen.Kugelgrafit or St 38) and / or a normal squirrel cage made. The runners 2; 4 are stored in the bearings 5. To absorb the axial forces, the thrust bearing 10 is provided as a double-acting thrust bearing.

Verdrehsicher und axial beweglich ist in den Hohlläufer 4 die Gewindespindel 8 mit dem Spiel 7 gelagert (Fig.2). Die Gewindespindel 8 weist die parallelen Flächen 6 auf. Möglich sind auch andere Mitnehmerprinzipien, die die axiale Be.veglichkeit der Gewindespindel 8 und die Verdrehsicherheit bezüglich des Läufers gewährleisten (z. B. eine Nut-Feder-Verbindung),Non-rotating and axially movable in the hollow rotor 4, the threaded spindle 8 is mounted with the game 7 (Fig.2). The threaded spindle 8 has the parallel surfaces 6. Other driving principles are also possible which ensure the axial permissibility of the threaded spindle 8 and the torsional rigidity with respect to the rotor (eg a tongue and groove joint),

Über das Verbindungselement 12 sind die Ständer 1; 3 miteinander starr verbunden.About the connecting element 12, the stator 1; 3 rigidly connected.

Die Gewindespindel 8 ist durchgängig mit dem Gewinde 14 versehen und wird in der rotierenden Spindelmutter 9 axial geführt.The threaded spindle 8 is continuously provided with the thread 14 and is axially guided in the rotating spindle nut 9.

Die rotierende Spindelmutter 9 ist fest mit dem Hohlläufer 2 verbunden (Fig. 3).The rotating spindle nut 9 is fixedly connected to the hollow rotor 2 (FIG. 3).

Über Stellglieder 11 ist eine Drehzahlverstellung der Hohlläufer 2; 4 unabhängig voneinander durchführbar.About actuators 11 is a speed adjustment of the hollow rotor 2; 4 independently feasible.

Die Läufer 2; 4 können durch die Kupplung 13 winkeltreu und kraftschlüssig miteinander verbunden werden.The runners 2; 4 can be connected by the coupling 13 angle-faithfully and non-positively.

Die Wirkungsweise ist folgende:The mode of action is the following:

Rotieren beide Hohlläufer 2; 4 mit gleicher Drehzahl und winkeltreu, so führt die Spindel 8 nur eine Rotationsbewegung aus, die mit der Läuferdrehzahl identisch ist. Wird eine Relativbewegung zwischen Hohlläufer 2; 4 herbeigeführt, so kommt es zu einer Vorwärts· oder Rückwärtsbewegung der Spindel 8 entsprechend der Relativdrehzahl der beiden Hohlläufer 2; 4. Bei geringen Translationsgeschwindigkeiten, d. h. bei einer kleinen Relativgeschwindigkeit zwischen den Hohlläufern 2; 4, werden großeRotate both hollow runners 2; 4 with the same speed and angle faithful, so performs the spindle 8 only a rotational movement, which is identical to the rotor speed. If a relative movement between the hollow rotor 2; 4 brought about, it comes to a forward or backward movement of the spindle 8 corresponding to the relative speed of the two hollow rotor 2; 4. At low translation speeds, i. H. at a small relative speed between the hollow rotors 2; 4, will be great

Translationskräfte und umgekehrt erzeugt. Über die elektrischen Stellglieder 11 werden Richtung und Geschwindigkeit der Ί ranslationsbewegung gesteuert.Translational forces and vice versa generated. Via the electric actuators 11, the direction and speed of the bewegung ranslationsbewegung be controlled.

Über die Stellglieder 11 wird die Rotation der Spindel 8 auch in weiten Grenzen frei gewählt. Eine einfache Variante bezüglich der Stelltechnik zur Steuerung der Translationsbewegung ist gegeben, wenn der Hohlläufer 2, beispielsweise als Käfigläufer mit der synchronen Drehzahl von 1000 U/min sowie der Hohlläufer 4 als Massivläufer mit der Synchrondrehzahl 1500 U/min ausgebildet ist, der Hohlläufer 4 über das Stellglied 11 (ein- oder dreiphasige Ständerspannungsstellung) über oder unter 10OOU/min gefahren wird. Damit können Translationsbewegungen vorwärts und rückwärts erzeugt werden.About the actuators 11, the rotation of the spindle 8 is freely selected even within wide limits. A simple variant with respect to the control technology for controlling the translational movement is given when the hollow rotor 2, for example as a squirrel cage rotor with the synchronous speed of 1000 U / min and the hollow rotor 4 is formed as solid rotor with the synchronous speed 1500 U / min, the hollow rotor 4 on the actuator 11 (single or three-phase stator voltage position) is driven above or below 10OOU / min. This translational movement can be generated forward and backward.

Es ist auch ohne weiteres möglich, den Doppeltranslationsantrieb mit nur einem Hohlläufer zu betreiben, wobei der andere Hohliäufer festgebremst wird. Damit werden in Abhängigkeit des betriebenen Hohlläufers Translationsbewegungen mit rotierender oder feststehender Gewindespindel 8 ausgeführt. Auch werden die Hohlläufer in gegenläufiger Richtung betrieben, so daß schnelle Translationsgeschwindigkeiten erzeugt werden.It is also readily possible to operate the Doppeltranslationsantrieb with only a hollow rotor, wherein the other Hohliäufer is braked. This translational movements are carried out with rotating or fixed threaded spindle 8, depending on the operated hollow rotor. Also, the hollow rotors are operated in the opposite direction, so that fast translation speeds are generated.

Aufgrund der möglichen hohen Grunddrehzahl beider Hohlläufer treten geringere Läufer- und Ständerverluste im Gegensatz zumDue to the possible high base speed of both hollow rotors occur lower rotor and stator losses in contrast to

einfachen Translationsantrieb auf, so daß der Motor ständig Translationsbewegungen ohne thermische Überlastung ausführt.simple translation drive, so that the motor constantly performs translational movements without thermal overload.

Um eine axiale Bewegung der Gewindespindel 8 z. B. während der Hochlauf- oder Abbremsphase auszuschließen, wird die Kupplung 13 eingesetzt. Diese Kupplung 13 verhindert die Relativbewegung zwischen den Hohlläufern 2; 4.To an axial movement of the threaded spindle 8 z. B. exclude during the run-up or deceleration phase, the clutch 13 is used. This coupling 13 prevents the relative movement between the hollow rotors 2; 4th

The invention provides the following advantages:

1. Kompaktes Antriebssystem bei minimiertem Bauvolumen durch in den Motor integrierte Funktionselemente1. Compact drive system with minimal construction volume thanks to integrated functional elements in the motor

2. Elektrisch steuerbare Translationskraft und Translationsgeschwindigkeit in einem weiten Bereich2. Electrically controllable translational force and translational speed in a wide range

3. Großer Einstellbereich für Translationskraft und Translationsgeschwindigkeit, d. h. bei sinkender Differenzdrehzahl steigende Translationskräfte und umgekehrt3. Large adjustment range for translational force and translational speed, d. H. with decreasing differential speed increasing translational forces and vice versa

4. Verwendung der Standbauteile von Asynchronmaschinen und Anschluß an das Drehstromnetz4. Use of the stand components of asynchronous machines and connection to the three-phase network

5. Einfache Fertigung der notwendigen Baugruppen mit konventionellen Zerspanungstechnologien5. Simple production of the necessary assemblies with conventional machining technologies

6. Dauerbetrieb des Antriebssystems möglich bei Erzeugung einer oszillierenden und einer rotatorischen Bewegung. Die Spindeldrehzahl ist dabei in weiten Grenzen frei wählbar6. Continuous operation of the drive system possible when generating an oscillatory and a rotational movement. The spindle speed is freely selectable within wide limits

7. Lösung der Gleichlaufprobleme zwischen den Läufern (keine Translationsbewegung) durch eine Kupplung7. Solution of the synchronization problems between the rotors (no translation movement) by a coupling

8. Unbegrenzte Hublänge8. Unlimited stroke length

9. Einsetzbar bei vielen Prozessen mit komplizierten Translationsbewegungsabläufen (z. B. schnelle Vorschubbewegung, langsame Arbeitsbewegung mit großer Kraft)9. Can be used in many processes with complicated translational motion sequences (eg fast feed motion, slow work movement with great force)

Claims

Doppeltranslationsantrieb, wherein a provided with a thread direction orientation through threaded spindle is connected to two drive motors, characterized in that the threaded spindle is mounted in two hollow rotors of the drive motors designed as induction motors, the stator of the induction motors rigidly connected to each other and the hollow rotors via a releasable coupling the threaded spindle is axially movable in the one hollow rotors and arranged against rotation and the other rotor has a rotating, the threaded spindle form-fitting enclosing spindle nut.

For this

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