DE10104669C1 - Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel oder eines Werkstücktisches um mindestens eine Drehachse - Google Patents

Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel oder eines Werkstücktisches um mindestens eine Drehachse

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel oder eines Werkstücktisches um mindestens eine Drehachse. Zum grundsätzlichen Aufbau des Antriebskopfes gehören ein Gehäuse (1, 1') und mindestens ein konzentrisch zur Drehachse (A, B) angeordneter mehrpoliger Außenläufermotor (2), der einen in das Gehäuse (1, 1') eingesetzten ringförmigen weichmagnetischen Stator (3) mit Einzelpolwicklungen sowie ein mit Permanentmagneten (4) belegtes ringförmiges Rotorjoch (5) aufweist. Das Rotorjoch (5) ist endseitig an einen im Gehäuse (1, 1') drehbar gelagerten Rotorkörper (6) angeschlossen und ist ferner zwischen dem Stator (3) und einem Gehäuseabschnitt angeordnet, welcher eine Einrichtung (7) zum Blockieren des Rotorjoches (5) aufweist. Die Einrichtung zum Blockieren (7) des Rotorjoches besteht vorzugsweise aus einer fluidbeaufschlagten, deformierbaren Membran (8), die sich unter Fluiddruck an das Rotorjoch (5) anlegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel oder eines Werkstück­ tisches um mindestens eine Drehachse.
Aus WO 96/41695 A1 ist ein als Gabelkopf ausgebildeter zwei­ achsiger Antriebskopf mit Direktantrieben bekannt. Die Antriebe sind als Innenläufermotoren ausgebildet, deren mehrteilig ausgebildete Rotoren durch in Achsrichtung ver­ stellbare Nut/Feder-Elemente blockierbar sind. Die bekannte Ausführung ist nicht frei von Nachteilen. So ist bei einem kompakten Aufbau des Antriebskopfes der Durchlass für Medienleitungen, die an eine zwischen den Gabelarmen schwenkbar gelagerte Werkzeugspindel angeschlossen sind, klein. Ferner erfüllt das bauartbedingt erreichbare Antriebsmoment nicht in vollem Umfange die in der Praxis gestellten Anforderungen. Auch die Blockierung des Rotors in vorgegebenen Positionen ist noch nicht befriedigend gelöst.
In DE 41 22 711 A1 ist eine Klemmvorrichtung für eine Antriebswelle beispielsweise an einem Schrittschalttisch oder an einer Schrittschaltvorrichtung einer NC-Werkzeugmaschine beschrieben, die eine fluid­ beaufschlagte Klemmhülse aufweist. Die Klemmhülse ist radial verformbar und an die Umfangsfläche der Antriebs­ welle andrückbar. Ferner ist für die Werkstückspindel einer Drehmaschine eine Festhaltevorrichtung bekannt, die einen in Richtung der Spindelachse biegeelastischen und gegen eine plane Fläche des Spindelgehäuses anpressbare Brems­ scheibe aufweist (DE 195 22 711 C2; EP 0 749 803 A1).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebs­ kopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen anzugeben, der sich durch einen einfachen und kompakten Aufbau auszeichnet und präzise Stellbewegungen mit hohem Antriebsmoment ermög­ licht.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werk­ zeugspindel oder eines Werkstücktisches um mindestens eine Drehachse mit
einem Gehäuse und
mindestens einem konzentrisch zur Drehachse ange­ ordneten mehrpoligen Außenläufermotor, der einen in das Gehäuse eingesetzten ringförmigen weichmagne­ tischen Stator mit Einzelpolwicklungen sowie ein mit Permanentmagneten belegtes ringförmiges Rotorjoch auf­ weist,
wobei das Rotorjoch endseitig an einen im Gehäuse drehbar gelagerten Rotorkörper angeschlossen ist und wobei das Rotorjoch ferner zwischen dem Stator und einem Gehäuse­ abschnitt angeordnet ist, welcher eine Einrichtung zum Blockieren des Rotorjoches aufweist, die aus einer fluid­ beaufschlagten, deformierbaren Membran besteht, welche sich unter Fluiddruck an das Rotorjoch anlegt. Der erfindungs­ gemäße Antriebskopf eignet sich für mehrachsige Werkzeug­ maschinen, Rundtische, Schwenktische und dergleichen.
Die Ausführung zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau aus. Durch die Verwendung einer deformierbaren Membran, die sich am gesamten Umfange des Rotorjoches flächig an das Rotorjoch anlegt, sind hohe Haltekräfte erreichbar. Die Membran ist zweckmäßig mit Spannringen im Gehäuse befestigt, wobei ein Fluidraum zwischen der Membran und dem Gehäuse mit Dichtungen, die in den von den Spann­ ringen überfassten Randabschnitten angeordnet sind, abgedichtet ist.
Sofern der Antriebskopf zwei Drehachsen aufweist, ist um jede Drehachse mindestens ein Außenläufermotor mit einem ringförmigen Rotorjoch angeordnet, welches zwischen dem Stator des Außenläufermotors und einem Gehäuseabschnitt mit einer auf das Rotorjoch wirkende Blockiereinrichtung ange­ ordnet ist. Der Stator des konzentrisch zur zweiten Dreh­ achse angeordneten Außenläufermotors ist in einem zweiten Antriebsgehäuse angeordnet, das an den Rotor des um die erste Drehachse angeordneten Außenläufermotors fest ange­ schlossen ist. Das zweite Antriebsgehäuse kann als Winkel­ kopfstück ausgebildet sein. Ferner kann das zweite Antriebsgehäuse als zweiarmiger Gabelkopf ausgebildet werden, in dessen Gabelarmen synchron betriebene Außen­ läufermotoren in einer Drehachse angeordnet sind. An die Rotoren der in den Gabelarmen angeordneten Außenläufer­ motoren ist eine motorbetriebene Werkzeugspindel anschließbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeug­ spindel, in der Bauform eines zweiachsigen Winkel­ kopfes,
Fig. 2 ebenfalls im Längsschnitt einen Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeug­ spindel, in der Bauform eines zweiachsigen Gabel­ kopfes.
Die in den Figuren dargestellten Vorrichtungen weisen ein Gehäuse 1, 1' und konzentrisch um zwei Drehachsen A, B angeordnete, mehrpolige Außenläufermotoren 2 auf, die jeweils ein in das Gehäuse 1, 1' eingesetzten ringförmigen weichmagnetischen Stator 3 mit Einzelpolwicklungen sowie einem mit Permanentmagneten 4 belegtes ringförmiges Rotor­ joch 5 aufweisen. Das Rotorjoch 5 ist endseitig an einen im Gehäuse 1, 1' drehbar gelagerten Rotorkörper 6 angeschlossen und ist zwischen dem Stator 3 und einem zylindrischen Gehäuseabschnitt angeordnet, der eine Ein­ richtung 7 zum Blockieren des Rotorjoches 5 aufweist. Die Einrichtung 7 zum Blockieren des Rotorjoches besteht aus einer fluidbeaufschlagten, deformierbaren Membran 8, die sich unter Fluiddruck an das Rotorjoch 5 anlegt. Den Figuren entnimmt man, dass die Membranen 8 mit Spannringen 9, 10 im Gehäuse befestigt sind und dass ein Fluidraum 11 zwischen der Membran 8 und dem Gehäuse 1, 1' mit Dichtungen 12, die in den von den Spannringen 9, 10 überfassten Rand­ abschnitten angeordnet sind, abgedichtet ist.
Die in den Ausführungsbeispiel dargestellten Antriebsköpfe weisen jeweils zwei Drehachsen A, B auf, wobei um jede Drehachse A, B mindestens ein Außenläufermotor 2 des zuvor beschriebenen Aufbaus angeordnet ist. Der Stator 3 des konzentrisch zur zweiten Drehachse B angeordneten Außen­ läufermotors ist in einem zweiten Antriebsgehäuse 1' angeordnet, das an den Rotor 6 des um die erste Drehachse A angeordneten Außenläufermotors fest angeschlossen ist.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das zweite Antriebs­ gehäuse 1' als Winkelkopfstück ausgebildet. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung ist das zweite Antriebsgehäuse 1' als zweiarmiger Gabelkopf ausgebildet, in dessen Gabel­ armen 13 Außenläufermotoren 2 angeordnet sind. Die beiden, in den Gabelarmen 13 angeordneten Außenläufermotoren 2 sind in der selben Drehachse B angeordnet und werden synchron betrieben. An die Rotoren 6 ist eine motorbetriebene Werkzeugspindel 14 angeschlossen, die hydraulische Werkzeugwechsel- und Spannvorrichtungen aufweist. Die Rotoren 6 der Außenläufermotoren 2 weisen groß dimensionierte Öffnungen für Mediendurchführungen auf.

Claims (5)

1. Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel oder eines Werkstücktisches um mindestens eine Drehachse mit
einem Gehäuse (1, 1') und
mindestens einem konzentrisch zur Drehachse (A, B) angeordneten mehrpoligen Außenläufermotor (2), der einen in das Gehäuse (1, 1') eingesetzten ringförmigen weichmagnetischen Stator (3) mit Einzelpolwicklungen sowie ein mit Permanentmagneten (4) belegtes ring­ förmiges Rotorjoch (5) aufweist,
wobei das Rotorjoch (5) endseitig an einen im Gehäuse (1, 1') drehbar gelagerten Rotorkörper (6) angeschlossen ist und wobei das Rotorjoch (5) ferner zwischen dem Stator (3) und einem Gehäuseabschnitt angeordnet ist, welcher eine Einrichtung (7) zum Blockieren des Rotorjoches (5) aufweist, die aus einer fluidbeaufschlagten, deformierbaren Membran (8) besteht, welche sich unter Fluiddruck an das Rotorjoch (5) anlegt.
2. Antriebskopf nach Anspruch 1, wobei die Membran (8) mit Spannringen (9, 10) im Gehäuse (1, 1') befestigt ist und wobei ein Fluidraum (11) zwischen der Membran (8) und dem Gehäuse (1, 1') mit Dichtungen (12), die in den von den Spannringen (9, 10) überfassten Randabschnitten angeordnet sind, abgedichtet ist.
3. Antriebskopf nach Anspruch 1 bis 2 mit zwei Dreh­ achsen, wobei um jede Drehachse (A, B) mindestens ein Außenläufermotor (2) mit einem ringförmigen Rotorjoch (5) angeordnet ist, welches zwischen dem Stator (3) des Außen­ läufermotors (2) und einem Gehäuseabschnitt mit einer auf das Rotorjoch (5) wirkenden Blockiereinrichtung (7) angeordnet ist, und wobei der Stator (3) des konzentrisch zur zweiten Drehachse (B) angeordneten Außenläufermotors (2) in einem zweiten Antriebsgehäuse (1') angeordnet ist, das an den Rotor (6) des um die erste Drehachse (A) angeordneten Außenläufermotors (2) fest angeschlossen ist.
4. Antriebskopf nach Anspruch 3, wobei das zweite Antriebsgehäuse (1') als Winkelkopfstück ausgebildet ist.
5. Antriebskopf nach Anspruch 3, wobei das zweite Antriebsgehäuse (1') als zweiarmiger Gabelkopf ausgebildet ist, in dessen Gabelarmen (13) synchron betriebene Außen­ läufermotoren (2) in einer Drehachse (B) angeordnet sind, und wobei an die Rotoren (6) der in den Gabelarmen (13) angeordneten Außenläufermotoren (2) eine motorbetriebene Werkzeugspindel (14) angeschlossen ist.
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