DE102009056347A1

DE102009056347A1 - Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel

Info

Publication number: DE102009056347A1
Application number: DE102009056347A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz 72793 Keppler
Original assignee: KARL KEPPLER MASCHINENBAU GmbH; KARL KEPPLER MASCHB GmbH; Karl Keppler Maschinenbau 72793 GmbH
Current assignee: Stadler Keppler Maschinenbau De GmbH
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: DE102009056347B4

Abstract

Bei einem Antriebskopf (1) für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel (2) mit zwei Drehachsen (A, C), mit einem ersten Gehäuseteil (3), in dem ein erster Innenläufermotor (4, 5) angeordnet ist, und einem zweiten Gehäuseteil (12), in dem ein zweiter Innenläufermotor (13) angeordnet ist, sowie einem im ersten Gehäuseteil (3) drehbar angeordneten Rotorkörper (11), der einenends mit dem zweiten Gehäuseteil (12) drehfest verbunden ist, ist eine zwischen dem ersten Gehäuseteil (3) und dem Rotorkörper (11) oder dem zweiten Gehäuseteil (12) wirkende Blockiereinrichtung (18) zum Blockieren der Drehbewegung des Rotorkörpers (11) bezüglich des ersten Gehäuseteils (3) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel mit zwei Drehachsen, mit einem ersten Gehäuseteil, in dem zumindest ein erster Innenläufermotor konzentrisch zu der ersten Drehachse angeordnet ist, und einem zweiten Gehäuseteil, in dem zumindest ein zweiter Innenläufermotor konzentrisch zu der zweiten Drehachse angeordnet ist, sowie einem im ersten Gehäuseteil drehbar angeordneten Rotorkörper, der einenends mit dem zweiten Gehäuseteil drehfest verbunden ist. Ein derartiger Antriebskopf ist beispielsweise aus der WO 02/32617 A1 bekannt geworden.
Aus der WO 03/32617 A1 ist ein Werkzeugspindelkopf bekannt, der zwei Drehachsen aufweist, die nicht senkrecht zueinander stehen. Ein erstes Gehäuseteil kann bezüglich eines Maschinenrahmens um eine erste Achse verdreht werden. Ein zweites Gehäuseteil kann um eine zweite Drehachse verdreht werden, wobei die Spindel an dem zweiten Gehäuseteil angeordnet ist. Es ist ein erster getriebeloser Motor vorgesehen, um das erste Gehäuseteil bezüglich des Maschinenrahmens zu bewegen, und ein zweiter getriebeloser Motor, um das zweite Gehäuseteil bezüglich des ersten Gehäuseteils zu bewegen.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken ist es jedoch wünschenswert, die beiden Gehäuseteile in einer bestimmten Position zueinander festzulegen. Dies ist mit der Vorrichtung der WO 02/32617 A1 nicht oder nur bedingt möglich.
Aus der DE 101 04 669 C1 ist ein Antriebskopf für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel oder eines Werkstücktisches um mindestens eine Drehachse bekannt. Dabei ist ein konzentrisch zu einer ersten Drehachse angeordneter mehrpoliger Außenläufermotor vorgesehen, der einen in ein Gehäuse eingesetzten ringförmigen weichmagnetischen Stator mit Einzelpolwicklungen sowie ein mit Permanentmagneten belegtes ringförmiges Rotorjoch aufweist. Das Rotorjoch ist endseitig an einen im Gehäuse drehbar gelagerten Rotorkörper angeschlossen und ist ferner zwischen dem Stator und einem Gehäuseabschnitt angeordnet, welcher eine Einrichtung zum Blockieren des Rotorjoches aufweist. Die Einrichtung zum Blockieren des Rotorjoches besteht aus einer fluidbeaufschlagten deformierbaren Membran, die sich unter Fluiddruck an das Rotorjoch anlegt. Bei dieser Ausgestaltung wirkt eine Blockiereinrichtung unmittelbar auf das Rotorjoch, was zur Beschädigung des Rotorjochs führen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antriebskopf bereitzustellen, bei dem zum einen eine Festlegung des einen Gehäuseteils bezüglich des anderen Gehäuseteils möglich ist und zum anderen der Antriebskopf besonders einfach und stabil ausgeführt ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Antriebskopf der eingangs genannten Art, wobei eine zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem Rotorkörper oder dem zweiten Gehäuseteil wirkende Blockiereinrichtung zum Blockieren der Drehbewegung des Rotorkörpers bezüglich des ersten Gehäuseteils vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Blockiereinrichtung nicht unmittelbar auf das Rotorjoch, sondern auf den Rotorkörper oder gleich das zweite Gehäuseteil wirkt. Rotorkörper und Gehäuseteil sind in der Regel deutlich massiver ausgeführt als ein Rotorjoch eines Außenläufermotors. Insofern bieten sich auch noch zusätzliche Vorteile dadurch, dass erfindungsgemäß ein Innenläufermotor vorgesehen ist.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Blockiereinrichtung einen Federspeicher umfasst. In einem solchen Fall kann unter Umständen auf Fluidleitungen verzichtet werden. Außerdem ist ein Federspeicher wenig störungsanfällig.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Blockiereinrichtung pneumatische oder hydraulische Druckbeaufschlagungsmittel umfasst. Durch pneumatische oder hydraulische Druckbeaufschlagungsmittel kann beispielsweise ein Federspeicher in der Klemmung des Rotorkörpers oder des zweiten Gehäuseteils unterstützt werden. Insbesondere kann die Klemmkraft des Federspeichers durch eine zusätzliche pneumatische Druckbeaufschlagung erhöht werden. Das Lösen der Blockiereinrichtung kann ebenfalls über eine pneumatische oder hydraulische Druckbeaufschlagung erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Blockiereinrichtung speziell auf die Wälzlagerung der jeweiligen Drehachsen abgestimmt ist.
Gemäß einer Erfindungsbauart können in dem ersten Gehäuseteil mehrere, vorzugsweise zwei, Innenläufermotoren vorgesehen sein. Durch diese Maßnahme wird der Antriebskopf weniger störungsanfällig. Selbst wenn ein Innenläufermotor ausfällt, kann über den zweiten Innenläufermotor die Werkzeugspindel bewegt werden. Sind beide Innenläufermotoren funktionsfähig, so kann ein erhöhtes Drehmoment erzeugt werden und können auch schwere Werkzeugspindeln zuverlässig bewegt werden.
Zumindest ein Innenläufermotor kann als mehrpoliger Innenläufermotor ausgebildet sein. In den Gehäuseteilen kann jeweils ein mit Permanentmagneten bedecktes, ringförmiges Rotorjoch vorgesehen sein, das jeweils an einem Rotorkörper angeordnet ist. Weiterhin kann in den Gehäuseteilen jeweils zumindest ein weichmagnetischer ringförmiger Stator angeordnet sein, der drehfest mit dem jeweils zugeordneten Gehäuseteil verbunden ist. Durch diese Maßnahmen ist ein besonders einfacher Aufbau eines Antriebskopfs möglich.
Die Werkzeugspindel kann mit dem in dem zweiten Gehäuseteil drehbar angeordneten Rotorkörper drehfest verbunden sein. Somit lässt sich die Werkzeugspindel bezüglich der zweiten Drehachse einfach verstellen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figur der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
In der schematischen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Antriebskopf 1 mit einer Spindel 2. Der Antriebskopf 1 kann mit einem ersten Gehäuseteil 3 an einer Maschine befestigt werden. In dem ersten Gehäuseteil 3 sind zwei mehrpolige Innenläufermotoren 4, 5 konzentrisch zu einer Drehachse C angeordnet. Die Innenläufermotoren 4, 5 weisen jeweils in das Gehäuseteil 3 eingesetzte, drehfest angeordnete weichmagnetische Statoren 6, 7 mit Einzelwicklungen auf. Ein mit Permanentmagneten 8, 9 belegtes ringförmiges Rotorjoch 10 ist drehfest auf einem Rotorkörper 11 angeordnet. Der Rotorkörper 11 stützt und stabilisiert das Rotorjoch 10 und ist drehfest mit einem zweiten Gehäuseteil 12 verbunden.
In dem zweiten Gehäuseteil 12 ist konzentrisch zu einer Drehachse A ein weiterer mehrpoliger Innenläufermotor 13 angeordnet. Der Innenläufermotor 13 weist einen in das zweite Gehäuseteil 12 drehfest eingesetzten weichmagnetischen Stator 14 mit Einzelwicklungen sowie ein mit Permanentmagneten 15 belegtes ringförmiges Rotorjoch 16 auf. Das Rotorjoch 16 ist drehfest auf einem Rotorkörper 17 angeordnet, der drehfest mit der Spindel 2 verbunden ist.
Die Spindel 2 kann somit zum einen um die Drehachse C und zum anderen um die Drehachse A verschwenkt werden. In bestimmten Situationen ist es wünschenswert, das zweite Gehäuseteil 12 bezüglich des ersten Gehäuseteils 3 festzulegen. Zu diesem Zweck ist eine Blockiereinrichtung 18 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel zwischen dem ersten Gehäuseteil 3 und dem Rotorkörper 11 wirkt. Dazu weist die Blockiereinrichtung 18 einen Federspeicher zur Klemmung des Rotorkörpers 11 auf. Der Federspeicher wird durch zusätzliche pneumatische Druckbeaufschlagungsmittel unterstützt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 02/32617 A1 [0001, 0003]
WO 03/32617 A1 [0002]
DE 10104669 C1 [0004]

Claims

Antriebskopf (1) für NC-gesteuerte Stellbewegungen einer Werkzeugspindel (2) mit zwei Drehachsen (A, C), mit einem ersten Gehäuseteil (3), in dem zumindest ein erster Innenläufermotor (4, 5) konzentrisch zu der ersten Drehachse (C) angeordnet ist, und einem zweiten Gehäuseteil (12), in dem zumindest ein zweiter Innenläufermotor (13) konzentrisch zu der zweiten Drehachse (A) angeordnet ist, sowie einem im ersten Gehäuseteil (3) drehbar angeordneten Rotorkörper (11), der einenends mit dem zweiten Gehäuseteil (12) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem ersten Gehäuseteil (3) und dem Rotorkörper (11) oder dem zweiten Gehäuseteil (12) wirkende Blockiereinrichtung (18) zum Blockieren der Drehbewegung des Rotorkörpers (11) bezüglich des ersten Gehäuseteils (3) vorgesehen ist.
Antriebskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (18) einen Federspeicher umfasst.
Antriebskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (18) pneumatische oder hydraulische Druckbeaufschlagungsmittel umfasst.
Antriebskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Gehäuseteil (3) mehrere, vorzugsweise zwei, Innenläufermotoren (4, 5) vorgesehen sind.
Antriebskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Innenläufermotor (4, 5, 13) als mehrpoliger Innenläufermotor ausgebildet ist.
Antriebskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gehäuseteilen (3, 12) jeweils ein mit Permanentmagneten (8, 9, 15) belegtes ringförmiges Rotorjoch (10, 16) vorgesehen ist, das jeweils an einem Rotorkörper (11, 17) angeordnet ist.
Antriebskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gehäuseteilen (3, 12) jeweils zumindest ein weichmagnetischer ringförmiger Stator (6, 7, 14) angeordnet ist, der drehfest mit dem jeweils zugeordneten Gehäuseteil (3, 12) verbunden ist.
Antriebskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (2) mit dem in dem zweiten Gehäuseteil (12) drehbar angeordneten Rotorkörper (17) drehfest verbunden ist.