-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Hohlwellenmotor. Derartige
Motoren weisen üblicherweise
einen Stator und einen diesem gegenüber drehbaren Rotor auf, wobei
dieser Rotor um eine feststehende Spindel angeordnet ist. Durch
eine Drehbewegung des Rotors kann der Hohlwellenmotor entlang der
Spindel in deren axialer Richtung verschoben werden. Zu diesem Zweck
weist der Hohlwellenmotor einen Kugelgewindetrieb, insbesondere
eine sogenannte Kugelgewindetriebmutter auf, die in die Spindel
eingreift und im Falle einer Drehbewegung des Rotors diese in eine
axiale Bewegung des Motors umsetzt. Damit wird die vorliegende Erfindung
unter Bezugnahme auf Hohlwellenmotoren mit Kugelgewindetrieben und
insbesondere für
das Prinzip der angetriebenen Kugelgewindetriebmutter beschrieben.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei anderen
Motorgattungen Einsatz finden kann.
-
Der
Hohlwellenmotor steht, wie gesagt, über die Kugelgewindetriebmutter
mit der Spindel in Verbindung. Weiterhin ist der Motor selbst an
einer Führungsschiene
angeordnet, um eine Verdrehsicherung des Motors während der
Rotorbewegungen zu gewährleisten.
-
In
der Praxis kann es jedoch zu diversen Fluchtungsfehlern zwischen
der Spindel unter dieser Führungsschiene
kommen. So ist es beispielsweise möglich, dass die Führungsschiene
und die Spindel nicht exakt parallel zueinander ausgerichtet sind, sondern
ein gewisser Winkelversatz und oder auch ein seitlicher Versatz
auftritt. Dies kann zu angularen und lateralen Fluchtungsfehlern
führen.
-
Bei
den aus dem Stand der Technik bekannten Motoren müssen aufgrund
derartiger Fluchtungsfehler hohe Fertigungstoleranzen bei der Herstellung in
Kauf genommen werden und daneben ist ein hoher Montageaufwand zur
Erreichung einer exakten Anordnung von Spin del und Führungsschiene
nötig. Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Fertigungs-
und Montageaufwand für einen
Hohlwellenmotor zu senken und damit auch die Kosten zu reduzieren.
-
Dies
wird erfindungsgemäß durch
die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Der
erfindungsgemäße Hohlwellenmotor weist
einen Stator und einen drehbar gegenüber diesem Stator angeordneten
Rotor auf, wobei innerhalb des Rotors ein Hohlraum zur Durchführung einer Spindel
vorgesehen ist. Weiterhin ist ein Eingriffsmittel vorgesehen, das
in Eingriff mit der Spindel bringbar ist und das in Rotationsverbindung
mit dem Rotor steht, um eine Drehbewegung des Rotors gegenüber dem
Stator in eine Axialbewegung des Motors in einer Längsrichtung
der Spindel umzusetzen. Erfindungsgemäß ist das Eingriffsmittel gegenüber der Längsrichtung
der Spindel um einen vorgegebenen Winkel kippbar.
-
Durch
die erfindungsgemäße Vorgehensweise
wird eine mechanische Entkopplung der starren Anbindung des Eingriffsmittels,
z.B. einer Kugelgewindetriebmutter, an den Hohlwellenmotor erreicht. Auf
diese Weise können
mögliche
Fluchtungsfehler (sowohl lateral als auch angular) ausgeglichen
werden. Mit anderen Worten kann sich das Eingriffsmittel im Falle
beispielsweise einer Schrägstellung
der Spindel gegenüber
der Führungsschiene
auf diese Schrägstellung
einstellen. Es wäre
jedoch auch möglich,
die Verbindung zwischen dem Hohlwellenmotor und der Führungsschiene
schwenkbar auszuführen und
so auf diese Weise einen Ausgleich von Fluchtungsfehlern zwischen
der Führungsschiene
und der Spindel zu erreichen. Als Eingriffsmittel können neben
einer Gewindetriebmutter jedoch auch andere Eingriffsmittel bzw.
Kugelgewindetriebe Einsatz finden, die derart in die Spindel eingreifen,
dass eine Drehbewegung des Rotors in eine Längsbewegung umgesetzt werden
kann. Bevorzugt ist das Eingriffsmittel in einem Winkelbereich von
bis zu 10°,
bevorzugt von bis zu 5° und
besonders bevorzugt von bis zu 2° kippbar.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Eingriffsmittel in einem Nebengehäuse angeordnet und gegenüber diesem
Nebengehäuse
mit Hilfe einer Lagereinrichtung drehbar und kippbar gelagert. Damit
kann das Eingriffsmittel gegenüber
dem Hohlwellenmotor bzw. dem Stator oder Rotor des Hohlwellenmotors
gekippt und so ein angularer Ausgleich von Fluchtungsfehlern erreicht
werden.
-
Bevorzugt
weist die Lagereinrichtung wenigstens ein Axialrillenkugellager
und bevorzugt zwei Axialrillenkugellager auf. Derartige Lager sind
dazu geeignet, axiale Kräfte
aufzunehmen, was hier erforderlich ist, um die Drehbewegung des
Eingriffsmittels in eine axiale Bewegung des Hohlwellenmotors umzusetzen.
-
Vorzugsweise
weist wenigstens ein Axialrillenkugellager eine kugelförmige Gehäusescheibe auf.
Durch diese Ausführungsform
kann die Kippbarkeit des Lagers gegenüber dem Nebengehäuse (und damit
auch gegenüber
dem Rotor) erreicht werden. Genauer gesagt wird durch die kugelförmige bzw. sphärische Gehäusescheibe
bewirkt, dass das Lager gegenüber
dem Nebengehäuse
nicht nur drehbar, sondern in jeder Ebene, welche die Längsrichtung der
Spindel enthält,
kippbar ist. Auf diese Weise ist ein besonders effizienter Ausgleich
von Fluchtungs- und Winkelfehlern möglich.
-
Vorzugsweise
ist das Nebengehäuse
gegenüber
dem Stator in wenigstens einer senkrecht zu der Längsrichtung
der Spindel stehenden Richtung bewegbar. Genauer gesagt ist damit
auch das Eingriffsmittel gegenüber
dem Stator in wenigstens einer senkrecht zu der Längsrichtung
der Spindel stehenden Richtung bewegbar. Vorzugsweise ist das Eingriffsmittel
bzw. das Nebengehäuse
in einer Ebene bewegbar, auf der die Längsrichtung der Spindel senkrecht
steht.
-
Durch
diese Ausführungsform
ist ein Ausgleich lateraler Fluchtungsfehler möglich. Diese Bewegbarkeit in
der zu der Längsrichtung
der Spindel stehenden Ebene kann beispielsweise dadurch erreicht
werden, dass das Nebengehäuse
einen innenliegenden Bund aufweist, der an einem entsprechenden
außenliegenden
Rand bzw. Bund eines Hauptgehäuses
(in dem der Rotor des Motors untergebracht ist) vorgesehen und zwischen
dem Kragen und dem Rand ein gewisses Spiel vorgesehen ist, welches
eine Bewegung des Nebengehäuses
und damit auch des Eingriffsmittels gegenüber dem Stator bzw. dem Rotor
erlaubt.
-
Vorzugsweise
ist zwischen dem Rotor und dem Eingriffsmittel eine Kupplungseinrichtung
vorgesehen, die eine Bewegung des Eingriffsmittels gegenüber dem
Rotor in einer senkrecht zu der Längsrichtung der Spindel stehenden
Richtung bzw. einer Ebene, auf der die Längsrichtung der Spindel senkrecht
steht, erlaubt. Dabei überträgt diese
Kupplungseinrichtung zwar die Drehbewegung von dem Rotor auf das
Eingriffsmittel, lässt
jedoch eine Bewegung in der senkrecht zu der Längsrichtung stehenden Ebene
zu.
-
Vorzugsweise
handelt es sich bei der Kupplungseinrichtung um eine Metallbalgkupplung.
Derartige Metallbalgkupplungen sind aus dem Stand der Technik bekannt
und erlauben eine Verschiebung der durch sie verbundenen Elemente
in einer Ebene, die zu der Symmetrieachse der Drehbewegung senkrecht
steht.
-
Vorzugsweise
weist die Lagereinrichtung zwei Axialrillenkugellager auf. Dabei
weisen besonders bevorzugt beide Axialrillenkugellager jeweils genau
eine Gehäusescheibe
mit sphärischer
Oberfläche
auf. Auf diese Weise wird besonders vorteilhafterweise die Kippbarkeit
des Eingriffsmittels gegenüber
dem Nebengehäuse
erreicht.
-
Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Hohlwellenmotor-Antriebseinheit
mit einem Hohlwellenmotor der oben beschriebenen Art gerichtet,
welche eine Spindel aufweist, die innerhalb des Rotors des Hohlwellenmotors
angeordnet ist. Bevorzugt ist auch eine Führungsschiene vorgesehen, entlang
derer der Hohlwellenmotor verschoben werden kann.
-
Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Hohlwellenmotor gerichtet,
der einen Stator und einen drehbar gegenüber diesem Stator angeordneten
Rotor aufweist, wobei innerhalb des Rotors ein Hohlraum zur Durchführung einer
Spindel vorgesehen ist. Weiterhin weist der Hohlwellenmotor ein Eingriffsmittel
auf, welches in Drehverbindung mit dem Rotor steht und welches in
Eingriff mit einer Spindel gebracht werden kann, um eine Drehbewegung
des Rotors bzw. des Eingriffsmittels in eine Längsbewegung des Hohlwellenmotors
umzusetzen. Erfindungsgemäß ist an
dem Hohlwellenmotor eine Vorrichtung zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern vorgesehen.
-
Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zum Ausgleich
von Fluchtungsfehlern für
einen Hohlwellenmotor gerichtet. Diese Vorrichtung weist ein Nebengehäuse auf
sowie ein Eingriffsmittel, das in Eingriff mit einer Spindel bringbar ist,
um eine Drehbewegung des Eingriffsmittels in eine axiale Bewegung
der Vorrichtung umzusetzen. Dabei ist das Eingriffsmittel wenigstens
teilweise innerhalb des Nebengehäuses
angeordnet und weiterhin ist eine Lagereinrichtung vorgesehen, welche
das Eingriffsmittel um die Längsrichtung
der Spindel und drehbar gegenüber
dem Nebengehäuse
lagert. Vorzugsweise ist das Eingriffs mittel mit Hilfe der Lagereinrichtung
auch kippbar gegenüber
dem Nebengehäuse
angeordnet.
-
Vorzugsweise
weist die Lagerrichtung wenigstens ein Axialrillenkugellager und
vorzugsweise zwei Axialrillenkugellager auf. Besonders bevorzugt ist
die Vorrichtung zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern in der oben
beschriebenen Art ausgeführt.
-
Weitere
Vorteile und Ausführungsformen
ergeben sich aus den beigefügten
Zeichnungen:
Darin zeigen:
-
1 einen
prinzipiellen Aufbau eines Hohlwellenmotors als Achsvorschubeinheit;
-
2 eine
detaillierte Darstellung des Hohlwellenmotors aus 1;
und
-
3 eine
Querschnittsdarstellung des Hohlwellenmotors aus 2.
-
1 zeigt
einen prinzipiellen Aufbau eines Hohlwellenmotors als Achsvorschubeinheit.
Bei dieser Achsvorschubeinheit ist eine Führungsschiene 32 vorgesehen,
entlang derer der Motor 1 in Richtung der Längsrichtung
L einer Spindel 10 verschoben werden kann. Dabei ist an
dem Hohlwellenmotor 1 wenigstens ein Führungswagen 31 angeordnet,
der in die Führungsschiene 32 eingreift.
Die Bezugszeichen 30 beziehen sich auf einen links- bzw.
rechtsseitigen Lagerbock, der die Endabschnitte der Spindel 10 aufnimmt.
Zwischen der Führungsschiene 32 und
der Spindel 1 können
Fluchtungsfehler auftreten und zwar sowohl laterale Fluchtungsfehler
als auch angulare Fluchtungsfehler.
-
2 zeigt
zwei vergrößerte Ansichten
eines erfindungsgemäßen Hohlwellenmotors 1,
der an einer Spindel 10 angeordnet ist. Dabei bezieht sich das
Bezugszeichen 7 auf ein Hauptgehäuse des Motors 1,
in dem ein Rotor und ein Stator des Motors untergebracht sind. Das
Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Vorrichtung zum Ausgleich
der oben beschriebenen Fluchtungsfehler. Diese Vorrichtung weist
einen Umfangsrand 22 auf, der mit einem (nicht gezeigten)
Umfangsrand des Hauptgehäuses 7 zusammenwirkt.
Das Bezugszeichen 15 kennzeichnet das Eingriffsmittel,
das in die Spindel eingreift, um eine Bewegung des Hohlwellenmotors 1 in
axialer Richtung der Spindel 10 zu erreichen.
-
Das
Bezugszeichen 17 kennzeichnet einen Deckel der Vorrichtung 20 zum
Ausgleich von Fluchtungsfehlern. Damit ist in 2 ein
Hohlwellenmotor mit einer angetriebenen Kugelgewindetriebmutter 15 darstellt.
-
3 zeigt
eine Querschnittsdarstellung des Hohlwellenmotors 1 aus 1.
Dieser Hohlwellenmotor 1 weist einen Stator 2 auf,
der in dem Hauptgehäuse 7 untergebracht
ist. Innerhalb dieses Stators ist ein diesem gegenüber drehbarer
Rotor 3 vorgesehen. Innerhalb des Rotors 3 ist
eine Rotorwelle 27 angeordnet und innerhalb dieser Rotorwelle
wiederum ein Hohlraum 11, durch welchen eine Spindel 10 durchgeführt werden
kann. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen L die Längsrichtung dieser Spindel.
-
Das
Bezugszeichen 19 bezieht sich auf ein Motorfeedbacksystem,
welches an dem Hauptgehäuse 7 angeschraubt
ist. Das Bezugszeichen 4 bezieht sich auf ein Wälzlager.
Das Bezugszeichen 52 kennzeichnet einen Adapterdeckel-Winkelstecker und
das Bezugszeichen 51 einen Geberdeckel. Das Bezugszeichen 56 bezeichnet
die mit der Rotorwelle 27 verbundene Geberwelle und das
Bezugszeichen 54 eine Zylinderschraube.
-
Das
Bezugszeichen 20 kennzeichnet in seiner Gesamtheit die
erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Ausgleich von Fluchtungsfehlern. Diese Vorrichtung weist zwei Axialrillenkugellager 8a und 8b auf, mit
denen das Eingriffsmittel 15 gegenüber einem Nebengehäuse 12 drehbar
gelagert ist. Gleichzeitig greift dieses Eingriffselement in die
Spindel 10 ein und bewirkt damit im Falle einer Drehung
des Eingriffselements eine Axialverschiebung in der Längsrichtung
L der Spindel. Das Bezugszeichen 28 bezieht sich auf Wälzkörper der
Axialrillenkugellager 8a und 8b.
-
Das
Bezugszeichen 18 kennzeichnet jeweils eine Gehäusescheibe
der Axialrillenkugellager 8a und 8b. Die Gehäusescheibe
ist mit einem Radius bzw. einer sphärischen Oberfläche 18a ausgeführt. Durch
diese sphärische
Oberfläche 18a können die Axialrillenkugellager 8a, 8b in
einem vorgegebenen Ausmaß gegenüber dem
Nebengehäuse 12 bzw.
gegenüber
den Anschlägen 13 gekippt
werden, wobei eine Kippung in 3 beispielsweise
in der Figurenebene möglich
ist. Das Bezugszeichen 33 kennzeichnet Innenringe des Axialrillenkugella gers
und das Bezugszeichen 44 eine Antriebswelle des Eingriffselements 15,
die über
Schraubverbindungen 46 mit dem Eingriffselement 15 in
Verbindung steht und die über
weitere Schraubverbindungen 42 in Verbindung mit einer
Kupplungseinrichtung 16 steht.
-
Bei
dieser Kupplungseinrichtung 16 handelt es sich in der vorliegenden
Ausführungsform
um eine Metallbalgkupplung 16, die (bei gleichzeitiger
Drehmomentübertragung
zwischen dem Rotor und dem Eingriffsmittel) bestimmte Biegungen
beispielsweise im Bereich von 1-2° zulässt. Genauer
gesagt lässt diese
Metallbalgkupplung einen Ausgleich von Fluchtungsfehlern in radialer
Richtung zu. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 20 zum
Ausgleich von Fluchtungsfehlern einen Umfangsrand 22 auf,
der über
einen Kragen 5 des Hauptgehäuses 7 geschoben wird.
Zwischen diesem Umfangsrand 22 und dem Kragen 5 besteht
ein Spiel 38 bzw. ein Zwischenraum 38, der eine
Bewegung des Nebengehäuses 12 gegenüber dem
Hauptgehäuse 7 in
einer Ebene zulässt,
auf der die Längsrichtung
L der Spindel senkrecht steht. Die Kupplungseinrichtung 16 und
die Rotorwelle 27 sind mit Schrauben 35 miteinander
verbunden.
-
Das
Bezugszeichen 39 bezieht sich auf eine Federscheibe bzw.
ein Federelement, welches zum Spannen der Axialrillenkugellager 8a und 8b dient. Das
Bezugszeichen 34 bezieht sich auf eine Dichtungseinrichtung
zum Abdichten der Axialrillenkugellager. Insbesondere durch ein
Zusammenwirken der Metallbalgkupplung 16 und dem über die
Axialrillenkugellager 8a, 8b gelagerten Eingriffsmittel 15 bzw. der
Kugelgewindetriebmutter 15 wird eine mechanische Entkopplung
der im Stand der Technik vorgesehenen starren Anbindung ermöglicht.
Auf diese Weise ist ein Fluchtungsfehlerausgleich durch Einsatz der
Axialkugellager 8a, 8b, welche jeweils eine kuglige
bzw. sphärische
Gehäusescheibe 18 aufweisen, in
Verbindung mit der Metallbalgkupplung 16 möglich.
-
Das
Bezugszeichen 26 bezieht sich auf eine Federscheibe zur
axialen Sicherung des Wälzlagers 4 und
das Bezugszeichen 21 auf einen Sicherungsring für das Rillenkugellager 9. Über Zylinderschrauben 23 wird
ein Deckel-Ausgleich 24 an dem Nebengehäuse 12 befestigt.
Das Bezugszeichen 6 zeigt ein Lagerschild, welches über einen
O-Ring 14 an dem Hauptgehäuse 7 angeordnet ist.
-
Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem
Stand der Technik neu sind.
-
- 1
- Hohlwellenmotor
- 2
- Stator
des Hohlwellenmotors
- 3
- Rotor
des Hohlwellenmotors
- 4
- Wälzlager
- 5
- Kragen
des Hauptgehäuses
- 6
- Lagerschild
vorne
- 7
- Hauptgehäuse
- 8a,
8b
- Axialrillenkugellager
- 9
- Rillenkugellager
- 10
- Spindel
- 11
- Hohlraum
- 12
- Nebengehäuse
- 13
- Anschlag
- 14
- O-Ring
- 15
- Eingriffselement
- 16
- Kupplungseinrichtung
- 17
- Deckel
- 18
- Gehäusescheibe
- 18a
- sphärische Oberfläche der
Gehäusescheibe
- 19
- Motorfeedbacksystem
- 20
- Vorrichtung
zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Umfangsrand
der Vorrichtung 20
- 23
- Zylinderschraube
- 24
- Deckel-Ausgleich
- 26
- Federscheibe
- 27
- Rotorwelle
- 28
- Wälzkörper der
Axialrillenkugellager
- 30
- Lagerbock
- 31
- Führungswagen
- 32
- Führungsschiene
- 33
- Innenring
des Axialrillenkugellagers
- 34
- Dichtungseinrichtung
- 35
- Schraube
- 38
- Zwischenraum
(Spiel)
- 39
- Federelement
(Federscheibe)
- 44
- Antriebswelle
des Eingriffselements 15
- 42,
46
- Schraubverbindung
- 51
- Geberdeckel
- 52
- Adapterdeckel-Winkelstecker
- 54
- Zylinderschraube
- 56
- Geberwelle
- L
- Längsrichtung
der Spindel 10