DE102005059148B4

DE102005059148B4 - Drive module of a machine tool

Info

Publication number: DE102005059148B4
Application number: DE102005059148A
Authority: DE
Inventors: Sven Lasch; Frank Weirauch
Original assignee: StarragHeckert GmbH
Current assignee: Starrag De GmbH
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: DE102005059148A1

Abstract

Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Antrieb einer Baugruppe, unter Verwendung eines Torque-Motors (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmodul als Antrieb einer rotierenden Tischbaugruppe oder als Schwenkantrieb einer Schwenkbaugruppe ausgebildet ist, wobei zwischen Torque-Motor (4) und einer zur anzutreibenden Baugruppe führenden Abtriebswelle (2) des Antriebsmoduls ein Getriebe (3) angeordnet ist, welches geeignet ist eine Dreh/Schwenkbewegung auf den Antrieb der rotierenden Tischbaugruppe oder den Schwenkantrieb der Schwenkbaugruppe zu übertragen und das durch den Torque-Motor (4) bereitgestellte Drehmoment zu erhöhen.drive module a machine tool, in particular for driving a module under Use of a torque motor (4), characterized in that the drive module as a drive of a rotating table assembly or is designed as a pivot drive of a pivot assembly, wherein between the torque motor (4) and one leading to the module to be driven Output shaft (2) of the drive module arranged a transmission (3) is which is suitable a rotary / pivoting movement on the drive the rotating table assembly or the pivot drive of the pivot assembly transferred to and the torque provided by the torque motor (4) increase.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und findet insbesondere für rotierende und schwenkende Baugruppen wie Tischbaugruppen und Baugruppen mit Schwenkachsen in Werkzeugmaschinen Anwendung.The The invention relates to a drive module of a machine tool the preamble of the first claim and finds particular for rotating and pivoting assemblies such as table assemblies and assemblies with Swivel axes in machine tools application.

Nach DE 201 10 420 U1 ist eine Werkzeugmaschine bekannt, bei welcher der Tisch über beidseitig angeordnete Direktantriebe schwenkbar gelagert ist. Als Motor wird ein linearer Rundmotor verwendet. Eine Werkzeugmaschine mit Direktantrieb wird auch in DE 102 59 215 A1 vorgestellt. Die Direktantriebe können dabei als Torque-Motoren ausgebildet sein und werden zum Antrieb der rotierenden Werkstück-Schwenkachse bzw. der rotierenden Drehtischachse eingesetzt. Nachteil der Torque-Motoren ist dabei, dass bei hohen zu erzeugenden Drehmomenten ein sehr großer Bauraum der Motoren erforderlich ist und diese großen Antriebe mit hohen Kosten verbunden sind. Durch die Motorengröße muss auch die Anschlussbaugruppe bzw. das Gehäuse hinsichtlich der erforderlichen Steifigkeit und Genauigkeit entsprechend ausgelegt sein, was den Bauraumbedarf und den erforderlichen Kostenrahmen weiter erhöht.To DE 201 10 420 U1 is a machine tool known in which the table is pivotally mounted on both sides arranged direct drives. The engine used is a linear rotary motor. A machine tool with direct drive is also in DE 102 59 215 A1 presented. The direct drives can be designed as torque motors and are used to drive the rotating workpiece pivot axis or the rotating turntable axis. Disadvantage of the torque motors is that at high torque to be generated a very large space of the motors is required and these large drives are associated with high costs. Due to the size of the motor, the connection module or the housing must also be designed accordingly with regard to the required rigidity and accuracy, which further increases the space requirement and the required cost scope.

Aus DE 199 16 369 A1 ist es bekannt, einen Torque-Motor als Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine einzusetzen. Bei dieser Maschine zum Stanzen, Biegen und/oder Montieren von Blechteilen ist zwischen Torque-Motor und Schlitten ein Getriebe geschaltet, das als Kurvenscheibe, Pleul oder Kniehebel ausgebildet ist und eine lineare Bewegung des Schlittens erzeugt. Dabei ist auf der Antriebswelle des Torque-Motors eine den linearen Schlittenhub erzeugende Kurvenscheibe angeordnet. Eine rotierende Bewegung oder eine Schwenkbewegung kann dabei nicht übertragen werden. Weiterhin ist die Möglichkeit der Beeinflussung der Übersetzung begrenzt.Out DE 199 16 369 A1 It is known to use a torque motor as a drive module of a machine tool. In this machine for punching, bending and / or mounting of sheet metal parts, a gear is connected between the torque motor and slide, which is designed as a cam, Pleul or toggle and produces a linear movement of the carriage. In this case, a linear slide stroke generating cam is arranged on the drive shaft of the torque motor. A rotating movement or a pivoting movement can not be transmitted. Furthermore, the possibility of influencing the translation is limited.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antriebsmodul für Werkzeugmaschinen zu entwickeln, das die Übertragung hoher Drehmomente (größer 500 Nm) ermöglicht, einen kleinen Bauraumbedarf bei geringen Genauigkeitsanforderungen an das Gehäuse benötigt und kostengünstig ist. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst, vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.task the invention is to develop a drive module for machine tools, that the transmission high torques (greater than 500 Nm), a small space requirement with low accuracy requirements to the housing needed and cost-effective is. This object is achieved with the characterizing features of the first Patent claim solved, advantageous embodiments emerge from the dependent claims.

Für das Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Antrieb einer Baugruppe, findet ein Torque-Motor Anwendung, wobei erfindungsgemäß der Antriebsmodul als Antrieb einer rotierenden Tischbaugruppe oder als Schwenkantrieb einer Schwenkbaugruppe ausgebildet ist, wobei zwischen Torque-Motor und einer zur anzutreibenden Baugruppe führenden Abtriebswelle des Antriebsmoduls ein Getriebe angeordnet ist, welches geeignet ist, eine Dreh/Schwenkbewegung auf den Antrieb der rotierenden Tischbaugruppe oder den Schwenkantrieb der Schwenkbaugruppe zu übertragen und das durch den Torque-Motor bereitgestellte Drehmoment zu erhöhen.For the drive module a machine tool, in particular for driving an assembly, finds a torque motor application, according to the invention, the drive module as a drive of a rotating table assembly or as a rotary actuator a pivot assembly is formed, wherein between torque motor and a leading to the driven assembly output shaft of the drive module a transmission is arranged, which is suitable, a rotary / pivoting movement on the drive of the rotating table assembly or the rotary actuator to transmit the swivel assembly and to increase the torque provided by the torque motor.

Bevorzugt findet dabei ein Einbau-Getriebe z. B. ein Cyclo-Getriebe Anwendung. Das Einbaugetriebe sitzt auf der Antriebswelle des Torque-Motors, wobei am Einbaugetriebe die Abtriebswelle angeflanscht ist, welche die Tischbaugruppe dreht oder die Schwenkbaugruppe schwenkt. Torque-Motor und Getriebe sind vorteilhafter Weise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei der Torque-Motor als Innen- oder Außenläufer ausgebildet sein kann.Prefers finds a built-in gear z. As a cyclo-transmission application. The built-in gear sits on the drive shaft of the torque motor, where the output shaft is flanged to the built - in gear, which the Table assembly rotates or the pivot assembly pivots. Torque motor and gears are advantageously arranged in a common housing, wherein the torque motor may be formed as an inner or outer rotor.

Im Bereich der Antriebswelle des Torque-Motors kann dabei ein erstes Messsystem zur Messung des Drehwinkels der Antriebswelle des Torque-Motors angeordnet sein.in the Area of the drive shaft of the torque motor can be a first Measuring system arranged to measure the angle of rotation of the drive shaft of the torque motor be.

Vorteilhafter Weise besitzt das Antriebsmodul ein zweites Messsystem zur Messung des Drehwinkels der Abtriebswelle.Favorable Way, the drive module has a second measuring system for measurement the angle of rotation of the output shaft.

Dazu ist mit der Abtriebswelle eine Welle drehfest verbunden, die durch das Getriebe und den Torque-Motor zur gegenüberliegenden Seite des Antriebsmoduls reicht und welcher das zweite Messsystem zugeordnet ist.To is rotatably connected to the output shaft, a shaft passing through the gearbox and the torque motor to the opposite side of the drive module ranges and to which the second measuring system is assigned.

Die Welle ist dabei mittig an der Abtriebswelle verdrehfest befestigt, wobei die Welle durch das Einbaugetriebe und den Torque-Motor bis zu dem zweiten Messsystem reicht. Das zweite Messsystem sitzt außen am Gehäuse auf der Seite des Torque-Motors.The Shaft is fixed in a rotationally fixed manner in the middle of the output shaft, the shaft through the built-in gear and the torque motor up to the second measuring system is enough. The second measuring system sits on the outside of the housing the side of the torque motor.

Mit der neuartigen Lösung ist es möglich, die Kosten der Antriebseinheit gegenüber dem Einsatz eines entsprechend großen Torque-Motors, der geeignet ist ein großes Drehmoment bereitzustellen, um über 50% bis auf fast 75% zu reduzieren und das Einbaumaß ebenfalls drastisch zu verringern. Zur weiteren Kostenverringerung trägt die nun mögliche kleinere Anschlusskonstruktion bei.With the novel solution Is it possible, the cost of the drive unit compared to the use of a corresponding huge Torque motor capable of providing high torque by over 50% to reduce to almost 75% and drastically reduce the installation dimension. To further reduce costs carries the now possible smaller Connection construction at.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to embodiments and accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1: Beispiel einer Tischbaugruppe, 1 : Example of a table assembly,

2: Beispiel einer Schwenkbaugruppe, 2 : Example of a swivel assembly,

3: Ansicht einer Antriebseinheit mit Schnitt durch das Gehäuse 3 : View of a drive unit with section through the housing

4: Längsschnitt gem. 3 4 : Longitudinal section acc. 3

1 zeigt eine Tischbaugruppe 10 bestehend aus einem Gehäuse 1T und einem darauf angeordneten Tisch T, welcher um eine Achse B drehbar ist. In dem Gehäuse 1T sitzt eine hier nicht sichtbare erfindungsgemäße Antriebseinheit. In 2 ist eine Schwenkbaugruppe 20 dargestellt. 1 shows a table assembly 10 consisting of a housing 1T and a table T disposed thereon, which is rotatable about an axis B. In the case 1T sits a not visible here drive unit according to the invention. In 2 is a swivel assembly 20 shown.

Die Tischbaugruppe 10 sitzt mit dem Gehäuse 1T, über welchem der um die die Achse B drehbare Tisch T angeordnet ist, auf einem Querträger 21, der an seinen beiden Enden an Seitenwänden 22 über Schwenklager 23 um eine horizontale Achse A schwenkbar gelagert ist. Der Schwenkantrieb erfolgt über jeweils eine, in einem Gehäuse 1 außen an jeder Seitenwand 22 angeordnete, hier nicht sichtbare, erfindungsgemäße Antriebseinheit.The table assembly 10 sits with the housing 1T over which the table T rotatable about the axis B is disposed on a cross member 21 , at its two ends on sidewalls 22 via pivot bearings 23 is mounted pivotably about a horizontal axis A. The swivel drive takes place via one, in one housing 1 outside on each side wall 22 arranged, not visible here, according to the invention drive unit.

Die dreidimensionale Ansicht der Antriebseinheit mit Torque-Motor in Form eines Innenläufers im Teilschnitt zeigt 3. Die Abtriebswelle 2, welche z. B. den Tisch der Tischbaugruppe gemäß 1 dreht oder den Querträger 21 gemäß 2 schwenkt (hier nicht dargestellt), ist über ein als Einbaugetriebe ausgebildetes Getriebe 3 mit dem Torque-Motor 4 gekoppelt. Das Einbaugetriebe 3 und der Torque-Motor 4 sitzen in einem gemeinsamen Gehäuse 1, 1T, wobei die Abtriebswelle 2 ausgangsseitig am Einbaugetriebe 3 angeflanscht ist. Der in 2 nicht gezeigten Abtriebswelle der Antriebseinheit ist ein zweites Messsystem 7 zugeordnet, welches zur Erfassung der Winkelstellung des Getriebes und somit der Abtriebswelle dient. Da die Abtriebswelle 2 mit dem Querträger 21 verbunden ist, wird dieser bei einer Drehbewegung der Abtriebswelle ebenfalls um die Achse A geschwenkt und damit der Tisch T in die erforderliche Arbeitsposition gebracht. Das zweite Messsystem 7 ist gem. 2 außen am Gehäuse 1 auf der Seite des Torque-Motors angeordnet.The three-dimensional view of the drive unit with torque motor in the form of an internal rotor in partial section shows 3 , The output shaft 2 which z. B. the table of the table assembly according to 1 turn or the cross member 21 according to 2 pivots (not shown here), is about a trained as a built-in gearbox 3 with the torque motor 4 coupled. The built-in gearbox 3 and the torque motor 4 sit in a common housing 1 . 1T , where the output shaft 2 on the output side of the built-in gearbox 3 is flanged. The in 2 not shown output shaft of the drive unit is a second measuring system 7 assigned, which serves to detect the angular position of the transmission and thus the output shaft. Because the output shaft 2 with the crossbeam 21 is connected, this is also pivoted about the axis A during a rotational movement of the output shaft and thus brought the table T in the required working position. The second measuring system 7 is gem. 2 outside on the housing 1 arranged on the side of the torque motor.

Den Längsschnitt gem. 3 zeigt 4. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, das der Torque-Motor 4 in einer Buchse 9 sitzt, die an einem Absatz 1.1 des Gehäuses 1 anliegt und mit Schrauben an der auf der Seite des Torque-Motors 4 liegenden Stirnseite 1.2 des Gehäuses 1 befestigt ist. Auf der Antriebswelle 5 des Torque-Motors 4 sitzt das Einbaugetriebe 3. Ausgangseitig ist am Einbaugetriebe 3 die Abtriebswelle 2 angeflanscht. Das Einbaugetriebe 3 liegt an einem weiteren Absatz 1.3 des Gehäuses 1 an und ist über Schraubverbindungen daran befestigt. Mittig an der Abtriebswelle 2 ist eine Welle 8 verdrehfest befestigt, die durch das Einbaugetriebe 3 und den Torque-Motor 4 bis zu dem zweiten Messsystem 7 reicht. Der Antriebswelle 5 des Torque-Motors 4 ist ein erstes Messsystem 6 zugeordnet, welches zur Erfassung des Drehwinkels des Antriebs des Torque-Motors dient.The longitudinal section acc. 3 shows 4 , From this representation, it can be seen that the torque motor 4 in a socket 9 sitting at a paragraph 1.1 of the housing 1 abuts and with screws on the side of the torque motor 4 lying end face 1.2 of the housing 1 is attached. On the drive shaft 5 of the torque motor 4 sits the built-in gear 3 , The output side is on the built-in gearbox 3 the output shaft 2 flanged. The built-in gearbox 3 lies at another paragraph 1.3 of the housing 1 and is attached via screw on it. Centered on the output shaft 2 is a wave 8th secured against rotation by the built-in gearbox 3 and the torque motor 4 up to the second measuring system 7 enough. The drive shaft 5 of the torque motor 4 is a first measuring system 6 assigned, which serves to detect the angle of rotation of the drive of the torque motor.

Mit der erfindungsgemäßen überraschend einfachen Lösung kann der Einbauraum der Antriebseinheit wesentlich verringert werden. Bei einem erforderlichen Drehmoment von ca. 5500 Nm beträgt bei alleiniger Anwendung eines Torque-Motors dessen Einbaumaß (Durchmesser × Länge) 800 mm × 230 mm und dessen Kosten etwa 20.000 EUR. Dazu kommt ein hoher Aufwand für die Anschlusskonstruktion. Durch die Kombination eines Torque-Motors mit eine Einbau-Getriebe (z. B. Cyclo-Getriebe), welches eine Übersetzung z. B. 1:59 aufweist, kann ein Torque-Motor mit einem Antriebsmoment von nur 93 Nm verwendet werden. Dass Abtriebsmoment beträgt dann 5487 Nm. Das Einbaumaß von Torque-Motor und Cyclo-Getriebe beträgt insgesamt (Durchmesser × Länge) nur 310 mm × 216 mm. Die Gesamtkosten liegen lediglich bei ca. 4.000 EUR.With the surprisingly simple invention solution the installation space of the drive unit can be significantly reduced. At a required torque of about 5500 Nm is at sole Application of a torque motor whose mounting dimension (diameter × length) 800 mm × 230 mm and its cost about 20,000 EUR. There is also a lot of effort for the Adjacent construction. By the combination of a torque motor with a built-in gearbox (eg Cyclo gear), which is a translation z. B. 1:59, a torque motor with a drive torque to be used by only 93 Nm. That output torque is then 5487 Nm. The installation dimension of torque motor and cyclo gear is total (diameter × length) only 310 mm × 216 mm. The total cost is only around 4,000 EUR.

Durch die erfindungsgemäße Kombination von Torque-Motor und Getriebe kann somit der Einbaudurchmesser des Antriebes um über 50% reduziert und die Kosten um über 75% verringert werden. Die Verringerung des Einbaumaßes und auch des Gewichts ermöglicht auch eine kostengünstigere Gestaltung der Anschlusskonstruktion.By the combination of Torque motor and gearbox can thus the installation diameter of the drive to over 50% off and costs over 75% be reduced. The reduction of the installation dimension and also the weight allows also a cheaper one Design of the adjacent construction.

Claims

Drive module of a machine tool, in particular for driving an assembly, using a torque motor ( 4 ), characterized in that the drive module is designed as a drive of a rotating table assembly or as a pivot drive of a pivot assembly, wherein between torque motor ( 4 ) and a leading to the driven assembly output shaft ( 2 ) of the drive module a transmission ( 3 ) which is suitable for transmitting a rotary / pivoting movement to the drive of the rotary table assembly or the pivoting drive of the pivoting assembly and which is driven by the torque motor ( 4 ) to increase the torque provided.

Drive module according to claim 1, characterized in that the transmission ( 3 ) is a built-in gear.

Drive module according to claim 1 or 2, characterized in that on the drive shaft ( 5 ) of the torque motor ( 4 ) the built-in gearbox ( 3 ) and that at the built-in gearbox ( 3 ) the output shaft ( 2 ) which flips the table assembly or pivots the pivot assembly.

Drive module according to Claim 2 or 3, characterized that the built-in gear is a Cyclo gear.

Drive module according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the region of Drive shaft ( 5 ) of the torque motor ( 4 ) a first measuring system ( 6 ) is arranged for measuring the angle of rotation of the drive shaft of the torque motor.

Drive module according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive module, a second measuring system ( 7 ) for measuring the angle of rotation of the output shaft ( 2 ) having.

Drive module according to claim 5, characterized in that with the output shaft ( 2 ) a wave ( 8th ), which extends to the opposite side of the drive module and which the second measuring system ( 7 ) assigned.

Drive module according to one of claims 6 to 7, characterized in that the shaft ( 8th ) in the middle of the output shaft ( 2 ) is rotationally fixed and that the shaft ( 8th ) by the built-in gearbox ( 3 ) and the torque motor ( 4 ) extends to the second measuring system.

Drive module according to one of claims 1 to 8, characterized in that the torque motor ( 4 ) and the transmission ( 3 ) in a common housing ( 1 ) are arranged.

Drive module according to claim 8 or 9, characterized in that the second measuring system ( 7 ) on the outside of the housing ( 1 ) on the side of the torque motor ( 4 ) sits.

Drive module according to one of claims 1 to 10, characterized in that the torque motor ( 4 ) is designed as an internal or external rotor.