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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Spindelkopf für mehrachsige Werkzeugmaschinen und insbesondere auf einen drehbaren Spindelkopf mit einer hohen Drehzahl und mit hohem Drehmoment mit Reduktionsgetriebe (Vorgelege).
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Mit dem schnellen Fortschritt der Industrie für alternative Energien, wie zum Beispiel Windkrafterzeugung, steigt die Nachfrage nach groß-formatigen und mehrachsigen/Mehrprozess-Werkzeugmaschinen. Folglich steigt auch die Nachfrage nach in solchen Werkzeugmaschinen verwendeten drehbaren Spindelköpfen, die im Stande sind hohe Drehmomente und hohe Drehzahlen auszuhalten.
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Bitte beachten Sie 1, die eine herkömmliche mehrachsige Großwerkzeugmaschine zeigt. Wie in 1 gezeigt, ist ein auf einem ersten Schienenset 81 befestigter Bearbeitungstisch 82 auf einer Plattform 80 angeordnet, auf dem ein Werkstück aufgelegt wird und wobei dort ein Rahmen 83 mit einem darauf befestigten, zweiten Schienenset 84 vorgesehen, der über der Plattform 80 angeordnet ist, während ein drittes Schienenset 85 bereitgestellt wird, um am zweiten Schienenset 84 befestigt zu werden, wobei ein mit einer Aufnahme 86 gekoppelter Spindelkopf 9 am dritten Schienenset 85 befestigt wird, durch die ein System konstruiert werden kann, das geeignet ist sich im Raum zu bewegen und durch ein dreidimensionales XYZ-Achsenmodell definiert ist, da die ersten, zweiten und dritten Schienensets 81, 84, 85 senkrecht zueinander verlaufen.
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Außerdem ist der Spindelkopf 9 aus einer Spindeleinheit 91 und einem gabelförmigen Spindelsockel 92 zusammengesetzt, wobei die Spindeleinheit 91 ferner zusammengesetzt wird aus: einem Drehfuß 911, einer Spindel 912 und einem Schneidwerkzeug 913, daß auf der Spindel 912 so befestigt ist, dass es mit der Drehung der Spindel 912 zum Drehen gebracht wird, da der Drehfuß 911 gelenkig an den zwei Tragarmen 921, 922 des gabelförmigen Spindelsockels 92 gelagert ist, um es dem Drehfuß 911 zu ermöglichen eine Axialdrehung nach dem in 1 gezeigten Pfeil A auszuführen. Folglich wird, zusätzlich dazu, dass der Spindelkopf 9 an der Aufnahme 86 in einer Weise befestigt ist, die es ermöglicht, eine weitere Axialdrehung auszuführen, die durch den 1 gezeigten Pfeil C angezeigt wird, eine mehrachsige Werkzeugmaschine konstruiert.
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Im Allgemeinen gibt es drei Arten von Spindelkopfgestaltungen, diese sind: eine Gestaltung eines Spindelkopfes, der durch Servomotoren, die an einen Drehzahlreduzierungsmechanismus gekoppelt sind, angetrieben wird, eine Gestaltung eines Spindelkopfes, der direkt durch Drehmomentmotoren angetrieben wird und eine Gestaltung eines Spindelkopfes, der durch Drehmomentmotoren angetrieben wird, die mit einem Drehzahlreduzierungsmechanismus gekoppelt sind.
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Es gibt Beispiele, die sich auf die Gestaltung eines Spindelkopfes beziehen, der durch Servomotoren angetrieben wird, die an einen Drehzahlreduzierungsmechanismus gekoppelt sind, die im Patent
US 5 257 883 und im Patent
US 5 996 329 , etc. offenbart sind, wobei die Offenbarung des Patents
US 5 257 883 eine gabelförmige Anordnung mit zwei Tragarmen zeigt, die es ermöglichen, dass ein Spindelkopf durch eine Rotation eines Kegelraduntersetzungssystems angetrieben wird, da das Getriebesystem durch einen Servomotor angetrieben wird; und die Offenbarung des Patents
US 5 996 329 verwendet zwei Servomotoren, die jeweils mit einem Untersetzungsantrieb von Schneckengetrieben und Schneckenrädern und einem anderen Kegelraduntersetzungssystem gekoppelt sind, um die Rotation der Spindel in zwei verschiedenen Drehrichtungen, die zueinander orthogonal sind, zu steuern.
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Da das Abtriebsdrehmoment des Servomotors, das dazu verwendet wird den Spindelkopf zu drehen, vergleichsweise kleiner ist, muss der an einen Servomotor gekoppelte Drehzahlreduzierungsmechanismus mit einer hohen Untersetzung von verschiedenen zehn-zu-eins zu verschiedenen hundert-zu-eins Untersetzungen gestaltet werden, um das Abtriebsdrehmoment des Servomotors ausreichend genug für den drehbaren Spindelkopf zu vergrößern. Jedoch ist die oben genannte Gestaltung, die Servomotoren verwendet, die mit einem Drehzahlreduzierungsmechanismus mit hoher Untersetzung gekoppelt sind, unzureichend, das (a) die mechanische Übertragung einer hohen Untersetzung erheblichen Verlust des mechanischen Wirkungsgrades im Vergleich zu anderen Übertragungsmitteln verursachen kann; (b) die mechanische Übertragung einer hohen Untersetzung die Drehzahl des Spindelkopfes stark verringert, so dass sie nicht bei Bearbeitungen mit hohen Drehzahlen verwendet werden können; und (c) die mechanische Übertragung einer hohen Untersetzung gewöhnlich mit einem größeren Volumen gestaltet wird, so dass der Gestaltungsfreiraum des drehbaren Spindelkopfes nachteilig beeinflusst werden kann.
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Ein Beispiel, das sich auf die Gestaltung eines Spindelkopfes bezieht, der direkt durch Drehmomentmotoren angetrieben wird, ist im Patent
US 7 293 340 offenbart, wobei jeweils zwei Drehmomentmotoren an den Tragarmen der gabelförmigen Struktur angeordnet sind, so dass sie verwendet werden, um einen Spindelkopf direkt und gemeinsam anzutreiben, um diesen zu drehen.
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Da es einem Drehmomentmotor möglich ist ein vergleichsweise höheres Drehmoment auszugeben, zeichnet sich die Gestaltung eines Spindelkopfes, der direkt durch Drehmomentmotoren angetrieben wird, durch seine niedrige Verlustleistung und seine hohe Drehzahl aus. Trotzdem werden, zusätzlich zu der Kostensteigerung durch die Verwendung von zwei Drehmomentmotoren, konstruktiv, wenn größere Drehmomentmotoren mit größeren Drehmomenten ausgewählt werden, um die Einsatzanforderungen an seinen Spindelkopf anzupassen, sowohl das Gesamtvolumen, als auch die Kosten mit steigender Drehmomentmotorgröße steigen und daher ist die Gestaltungsflexibilität beeinträchtigt.
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Ein Beispiel, das sich auf die Gestaltung eines Spindelkopfes bezieht, der durch Drehmomentmotoren angetrieben wird, die mit einem Drehzahlreduzierungsmechanismus gekoppelt sind ist im Patent
US 7 470 095 offenbart, in welcher ein Spindelkopf, der in einem gabelförmigen Spindelsockel gelenkig gelagert ist, durch die Verwendung eines Drehmomentmotors über einen Getriebemechanismus erster Ordnung zum Drehen gebracht wird und dadurch das Drehmoment des Spindelkopfes erhöht werden kann.
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Jedoch werden im Patent
US 7 470 095 nicht nur die Drehmomentmotoren nicht koaxial zu der Drehachse des Spindelkopfes angeordnet, sondern auch die Auswahl der Drehmomentmotoren mit dem Übertragungsmechanismus, die geeignet sind in dieser Offenbarung verwendet zu werden, wird durch den begrenzt zur Verfügung stehenden Raum beschränkt, so dass das Drehmoment des Spindelkopfes das sich aus der oben genannten Offenbarung ergibt nur für leichte und mittlere Bearbeitungsanwendungen ideal ist. Außerdem ist das dynamische Gleichgewicht dieser Offenbarung nicht zufriedenstellend, da dessen Antriebswelle und Abtriebswelle nicht koaxial angeordnet sind, so dass es erforderlich ist, dass es verbessert wird.
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Die
DE 10 2009 044 788 A1 beschreibt einen Drehspindelkopf mit mehreren Drehmomentmotoren, die über je einen Rotorschaft mit antreibenden Getrieben verbunden sind und mit einem angetriebenen Getriebe gekoppelt sind, um eine Spindeleinheit anzutreiben. Die
DE 10 2005 043 835 A1 beschreibt einen beweglichen Fräskopf mit einem Torquemotorantrieb, wobei der Torquemotor über ein einstufiges, mechanisches spielfrei verspanntes Zahnradgetriebe mit einer Spindeleinheit gekoppelt ist, um diese anzutreiben. Dabei wird ein verhältnismäßig hohes Drehmoment an die Spindeleinheit übertragen.
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Jedoch weisen beide Anordnungen den Nachteil auf, dass das angetriebene Getriebe bzw. das Zahnradgetriebe eine große Ausdehnung aufweist und daher nicht unter beschränkten Platzbedingungen einsetzbar ist.
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TECHNISCHE KURZFASSUNG
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Das Hauptziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen drehbaren Spindelkopf für Werkzeugmaschinen mit hoher Geschwindigkeit und mit hohem Drehmoment bereitzustellen, der geeignet ist, die oben genannten Mängel zu überwinden.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Spindelkopf mit einem guten dynamischen Gleichgewicht bereitzustellen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Spindelkopf zur Verfügung zu stellen, der es ermöglicht, bei beschränktem Platzangebot ein möglichst hohes Drehmoment auf eine Spindeleinheit zu übertragen. Die oben genannten Aufgaben werden durch den drehbaren Spindelkopf gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der untergeordneten Ansprüche.
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Im die obigen Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Offenbarung einen Spindelkopf mit Reduktionsgetriebe zur Verfügung, der eine drehbare Spindeleinheit, die aus einer Spindel mit einem daran befestigten Schneidwerkzeug und einer drehbaren Aufnahme zusammengesetzt ist, einen gabelförmigen Spindelsockel, der an der Werkzeugmaschine angeordnet und drehbar mit der drehbaren Spindeleinheit verbunden ist, und eine Antriebseinheit mit einem Drehmomentmotor und einem Reduktionsgetriebe umfasst, das koaxial mit dem Drehmomentmotor gekoppelt ist, wobei die Struktur des koaxial angeordneten Drehmomentmotors und des Reduktionsgetriebes mit dem gabelförmigen Spindelsockel gekoppelt wird, während es denn Reduktionsgetriebe ermöglicht wird, dass es weiter mit der drehbaren Spindeleinheit gekoppelt wird, um die drehbare Spindeleinheit dazu zu bringen, im gabelförmigen Spindelsockel zu rotieren.
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Da das Reduktionsgetriebe ein geringeres Untersetzungsverhältnis und eine Gestaltung der Geschwindigkeitsreduzierung mit einer koaxialen Anordnung der Antriebs-/Abtriebswelle hat, ist es fähig das Drehmoment des Drehmomentmotors zu vergrößern, während eine höhere Drehzahl so beibehalten wird, dass der drehbare Spindelkopf für leichte Bearbeitungen mit hoher Geschwindigkeit und für schwere Bearbeitungen mit hohem Drehmoment verwendet werden kann.
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Außerdem wird nicht nur die Drehmomentdichte erhöht und die dynamische Belastung verteilt, sondern es kann auch ein gutes dynamisches Gleichgewicht während des Betriebs der drehbaren Spindeleinheit erzielt werden, da der Drehmomentmotor und das Reduktionsgetriebe koaxial angeordnet sind und dieses dem Spindelkopf eine kompakte und symmetrische Konfiguration ermöglicht.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das Reduktionsgetriebe hauptsächlich zusammengesetzt aus einem Antriebsrad, wenigstens einem Leerlaufrad einem Hohlrad und einer Achsenaufnahme, so dass das Antriebsrad so konfiguriert wird, dass es vom Drehmomentmotor angetrieben wird. Das wenigstens eine Leerlaufrad greift jeweils mit dem Antriebsrad und dem Hohlrad ineinander, während es schwenkbar an ein Axialteil gekoppelt wird. Das Hohlrad ist mit dem Antriebsrad koaxial angeordnet und mit der drehbaren Spindeleinheit durch die Verwendung einer Achse, die an einer Seite des Hohlrades ausgebildet ist, gekoppelt, um entsprechend die drehbare Spindeleinheit zum Drehen zu bringen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst der Träger ferner ein Verbindungselement, das an der dem Drehmomentmotor entsprechenden Seite des Trägers angeordnet ist, um den Träger mit der drehbaren Spindeleinheit zu koppeln, so dass dieselbe entsprechend zum Drehen gebracht wird.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die gabelförmige Spindelsockel ferner einen Befestigungssitz, der extrusiv an einer Stelle ausgebildet ist, die dem Motorsitz des Drehmomentmotors entspricht, wobei er hier arretiert ist, um den Drehmomentmotor fest zu befestigen. Der Drehmomentmotor ist ferner mit einem ringförmigen Stator und einem Rotor konfiguriert, so dass der Rotor im ringförmigen Stator aufgenommen wird, wenn er mit demselben gekoppelt wird, und wird zum Koppeln mit einem Schaft bereitgestellt, um es dem Reduktionsgetriebe zu ermöglichen, dass es durch den Schaft angetrieben wird.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung befindet sich eine Vielzahl von Kühlkanälen, die an Stellen zwischen dem Umfang des Stators und des Motorsitzes ausgebildet sind, um für Kühlflüssigkeiten bereitgestellt zu werden, die durch diese fließen und daher die durch den betriebenen Drehmomentmotor produzierte Wärme abführen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst der gabelförmige Spindelsockel ferner einen ersten Tragarm und einen zweiten Tragarm. die jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten des gabelförmigen Spindelsockels gebildet sind, und die bereitgestellt werden, um die drehbare Spindeleinheit dazwischen schwenkbar zu koppeln.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung haben beide, der erste Tragarm und der zweite Tragarm, eine hohle Struktur mit jeweils einem darin ausgebildeten ersten Aufnahmeraum und einem darin ausgebildeten zweiten Aufnahmeraum und wobei der erste Aufnahmeraum bereitgestellt wird, um die Antriebseinheit aufzunehmen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst der gabelförmige Spindelsockel ferner eine Verriegelungsschnittstelle mit einer Vielzahl von Verriegelungslöchern für die Werkzeugmaschine, die dadurch verbunden wird, wobei die Werkzeugmaschine eine Vorrichtung ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus vertikalen Werkzeugmaschinen und horizontalen Werkzeugmaschinen besteht.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die drehbare Spindeleinheit ferner eine drehbare Aufnahme, die schwenkbar an den gabelförmigen Spindelsockel gekoppelt ist und für die Spindel bereitgestellt wird, um daran gekoppelt zu werden, und zwar so dass die Spindel nach unten aus der drehbaren Aufnahme herausragt, so dass sie für das daran befestigte Shneidwerkzeug bereitgestellt wird und für die Bearbeitung eines Werkstücks verwendet wird.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst der gabelförmige Spindelsockel ferner eine Bremsvorrichtung und einen Winkelkodierer, wobei beide an einer Seite des gabelförmigen Spindelsockels an einer Stelle entsprechend der Antriebseinheit angeordnet sind, um dazu verwendet zu werden, die drehbare Spindeleinheit fest zu klemmen, während Informationen bezüglich der genauen Positionierung derselben bereitgestellt werden.
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Der weitere Anwendungsbereich der vorliegenden Anmeldung wird durch die nachfolgende Beschreibung offensichtlicher werden. Jedoch sollte verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele, die beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung beschreiben, nur illustrativ sind, da verschiedene Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzbereiches der Offenbarung durch diese detaillierte Beschreibung den Fachleuten offensichtlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird besser durch die hier nachfolgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verstanden, die nur illustrativ sind und daher die vorliegende Offenbarung nicht begrenzen. Hierbei zeigt
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1 eine herkömmliche mehrachsige Groß-Werkzeugmaschine;
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2 eine dreidimensionale Ansicht eines drehbaren Spindelkopfes nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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3 eine andere dreidimensionale Ansicht eines drehbaren Spindelkopfes aus 2 aber von einem zu 2 verschiedenen Ansichtswinkel;
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4 einen Querschnitt eines drehbaren Spindelkopfes nach einer Ausführungsform der vorliegende Offenbarung;
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5 einen Querschnitt eines Reduktionsgetriebes, das in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird; und
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6 eine Seitenansicht eines Reduktionsgetriebes, das in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
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BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Um ferner die erfüllten Funktionen und strukturellen Merkmale der Offenbarung zu verstehen und zu erkennen, werden für die geschätzten Mitglieder des Überprüfungsausschusses verschiedene beispielhafte Ausführungsformen im Zusammenhang mit der detaillierten Beschreibung im Folgenden dargestellt.
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Bitte beachten Sie 2 bis 6, bei denen 2 eine dreidimensionale Ansicht eines drehbaren Spindelkopfes nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist; 3 eine andere dreidimensionale Ansicht eines drehbaren Spindelkopfes aus 2 ist. aber von einen zu 2 verschiedenen Ansichtswinkel; 4 ein Querschnitt eines drehbaren Spindelkopfes nach einer Ausführungsform der vorliegende Offenbarung ist; 5 ein Querschnitt eines Reduktionsgetriebes ist, das in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird; und 6 eine Seitenansicht eines Reduktionsgetriebes ist, das in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
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Wie in 2 gezeigt, ist ein drehbarer Spindelkopf der vorliegenden Offenbarung, der für eine Werkzeugmaschine geeignet ist, hauptsächlich aus einem gabel-förmigen Spindelsockel 10, einer drehbaren Spindeleinheit 2 und einer Antriebseinheit 3 aufgebaut.
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Der gabelförmige Spindelsockel 10 ist im Wesentlichen eine umgekehrte U-förmige Struktur mit einem ersten Tragarm 11 und einem zweiten Tragarm 12, die jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten des gabelförmigen Spindelsockels 10 ausgebildet sind, während es der drehbaren Spindeleinheit 2 ermöglicht wird dazwischen schwenkbar gekoppelt zu werden. Außerdem hat der gabelförmige Spindelsockel 10 ferner eine Vielzahl von Verriegelungslöchern 131, die auf einer Oberfläche davon als eine Verriegelungsschnittstelle 13 ausgebildet sind, welche entweder zum Verbinden mit einem festen Sockel oder einem drehbaren Sockel einer vertikalen Werkzeugmaschine oder einer horizontalen Werkzeugmaschine bereitgestellt wird.
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Die drehbare Spindeleinheit 2 umfasst ferner einen drehbaren Sitz 21, der schwenkbar am gabelförmigen Spindelsockel 10 an einer Position zwischen dem ersten Tragarm 11 und dem zweiten Tragarm 12 angekoppelt ist, während es einer Spindel der drehbaren Spindeleinheit 2 ermöglicht wird, nach unten aus dem drehbaren Sitz 21 herausragen angeordnet zu werden, so dass sie für ein daran zu befestigendes Schneidwerkzeug 23 bereitgestellt wird und für die Bearbeitung eines Werkstücks verwendet wird.
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Außerdem haben beide, der erste Tragarm 11 und der zweite Tragarm 12, eine hohle Struktur mit jeweils einem darin ausgebildeten ersten Aufnahmeraum 111 und einem darin ausgebildeten zweiten Aufnahmeraum 121, wobei der erste Aufnahmeraum 111 bereitgestellt wird, um die Antriebseinheit 3 aufzunehmen, da die Antriebseinheit 3 zum Antreiben der drehbaren Spindeleinheit 20 verwendet wird um diese zu drehen, während der zweite Aufnahmeraum 121 bereitgestellt wird, um eine Bremsvorrichtung 6 und einen Winkelkodierer 7 aufzunehmen, die verwendet werden, um die drehbare Spindeleinheit 2 fest zu klemmen, während Informationen bezüglich der genauen Positionierung derselben bereitgestellt werden. Es ist festzustellen, dass sowohl die Konfiguration als auch die Funktion von beiden, der Bremsvorrichtung 6 und des Winkelkodierers 7, bei Fachleuten bekannt sind und daher hier nicht weiter beschrieben werden.
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Wie in 4 und 5 gezeigt, ist die Antriebseinheit 3 zusammengesetzt aus einem Drehmomentmotor 4 und einem Reduktionsgetriebe 5. Es ist festzustellen, dass der erste Aufnahmeraum 111 des ersten Tragarms 11 einen treppenförmigen Befestigungssitz 112 aufweist, der extrusiv an einer Stelle ausgebildet ist, die dem Motorsitz 40 des Drehmomentmotors 4 entspricht, wobei er hier arretiert ist, wodurch der Drehmomentmotor 4 fest am ersten Aufnahmeraum 111 des ersten Tragarms 11 befestigt ist. Außerdem ist der Drehmomentmotor 4 ferner mit einem ringförmigen Stator 41 konfiguriert, der an der inneren Peripherie des Motorsitzes 40 angebracht ist. Der Drehmomentmotor 4 hat ferner auch einen Rotor 42, der im ringförmigen Stator 41 aufgenommen wird, wenn dieser mit demselben gekoppelt wird, um ein Drehmoment durch den elektromagnetischen Effekt zu erzeugen, und der bereitgestellt ist, um mit einem hohlen Schaft 44 durch eine Platte 43 gekoppelt zu werden um es dem Reduktionsgetriebe 5 zu ermöglichen, dass es durch den Schaft 44 angetrieben wird, wobei der Schaft 44 ferner mit dem Motorsitz 40 durch ein erstes Lager 45 verbunden ist. Außerdem gibt es eine Vielzahl von Kühlkanälen 46, die an Stellen zwischen der Peripherie des Stators 41 und dem Motorsitz 40 ausgebildet sind, um für Kühlflüssigkeiten bereitgestellt zu werden, die durch diese fließen und daher die durch den betriebenen Drehmomentmotor 4 produzierte Wärme abführen.
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Das Reduktionsgetriebes der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Antriebsrad 51, wenigstens ein Leerlaufrad 52 und ein Hohlrad. Bei den in 4 bis 6 gezeigten Ausführungsformen umfasst das Reduktionsgetriebe 5 ein Antriebsrad 51, vier Leerlaufräder 52 und ein Hohlrad 53, so dass das Antriebsrad 51 am Schaft 44 des Drehmomentmotors 4 befestigt ist. Die vier Leerlaufräder 52 sind in gleichen Winkelabständen beabstandet und umlaufend um den Umfang des Antriebsrades 51 angeordnet, wobei sie mit diesem ineinandergreifen. Das Hohlrad 53 ist mit dem Antriebsrad 51 koaxial angeordnet, während es mit den vier Leerlaufräder 52 ineinandergreift. Jedes der vier Leerlaufräder 52 ist schwenkbar an ein Axialteil gekoppelt, wobei es jedem Axialteil 54 ermöglicht wird, an dem Motorsitz 40 angebracht zu werden. Außerdem ist eine Achsenaufnahme 55 am Hohlrad 53 an einer dem Motorsitz 40 entsprechenden Seite angeordnet, wobei die Achsenaufnahme 55 außerdem mit einem Verbindungselement 56 gekoppelt ist, das an einer Seite der Achsenaufnahme 55 angeordnet ist, die dem Drehmomentmotor 4 entspricht, wobei es dem Verbindungselement 56 ermöglicht wird, sich mit dem ersten Tragarm 11 durch die Verwendung eines zweiten Lagers 57 zu verbinden und sich gleichzeitig an den drehbaren Sitz 21 zu koppeln, so dass das Verbindungselement 56 in der Lage ist, damit die drehbare Spindeleinheit 2 zum Drehen zu bringen.
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Im Betrieb kann der Rotor 42 des Drehmomentmotors 4 direkt, ohne die Verwendung einer Platte 43, mit dem Schaft 44 gekoppelt werden. Dadurch kann die Menge der in der vorliegenden Offenbarung benötigten Teile ferner reduziert werden.
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Mit der zuvor genannten Konfiguration kann durch die Übertragung der Leerlaufräder 52 das Hohlrad 53 dazu gebracht werden, eine Drehbewegung zur Geschwindigkeitsreduzierung zu leisten, indem das Antriebsrad 51 angetrieben wird, das koaxial bei der Drehung des Antriebrades 51 läuft, wodurch der drehbare Sitz 21 der drehbaren Spindeleinheit 2 angetrieben wird, um sich um die Achsenaufnahme 55 durch das Verbindungselement 56 zu drehen.
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Es ist festzustellen, dass das Reduzierverhältnis des Reduktionsgetriebes 5 nach dem Verhältnis zwischen der Größe des Antriebsrades 51 und der Größe des Hohlrades 53 bestimmt wird. Im Interesse der Klarheit wird angenommen, dass der Wälzkreisdurchmesser des Antriebsrades 51 und des Hohlrades 53 jeweils D1 und D2 sind, wobei das resultierende Übersetzungsverhältnis dargestellt wird als: Ausgabe/Eingabe = D1/(D1 + D2), z. B. falls der Wälzkreisdurchmesser des Hohlrades 53 fünf mal so groß ist wie der Wälzkreisdurchmesser des Antriebsrades 51, kann das resultierende Reduktionsgetriebe 5 das Drehmoment des Drehmomentmotors 4 um das fünffache erhöhen, wodurch die Bearbeitungsleistung der drehbaren Spindeleinheit 2 stark verbessert werden kann.
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Experimentell kann durch Anpassen des Drehmomentmotors mit der Modelnummer TMK0360-070-3UFS, der von ETEL Motion Technology hergestellt wird und der ein maximales Drehmoment von 1044 NM bei einer Drehzahl von 393 UPM ermöglicht, der Drehmomentmotor 4 der vorliegenden Offenbarung durch die Verwendung des Reduktionsgetriebes 5 es ermöglichen, dass der drehbare Sitz 21 der drehbaren Spindeleinheit 2 ein maximales Drehmoment von 5220 NM bei einer Drehzahl von 7806 UPM ausgibt. Folglich kann der drehbare Spindelkopf der vorliegenden Offenbarung für leichte Bearbeitungen mit hoher Drehzahl und für schwere Bearbeitungen mit hohem Drehmoment in der Luftfahrtindustrie oder der energie-bezogenen Industrie verwendet werden.
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Bei der obigen Beschreibung ist festzuhalten, dass der Drehmomentmotor 4 und das Reduktionsgetriebe 5 koaxial angeordnet sind und das ermöglicht dem Spindelkopf eine kompakte und symmetrische Konfiguration, wodurch nicht nur die Drehmomentdichte erhöht und die dynamische Belastung verteilt wird, sondern auch ein gutes dynamisches Gleichgewicht während des Betriebs der drehbaren Spindeleinheit erzielt werden kann.
