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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 für Werkzeugmaschinen mit einer hohen Drehzahl und mit hohem Drehmoment.
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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 großformatigen 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 ist, 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, so dass 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, das 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, da: (a) die mechanische Übertragung einer hohen Untersetzung einen 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 Drehzahlreduzierungsmechansimus 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 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. Jedoch weist die Anordnung den Nachteil auf, dass 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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Um die obigen Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Offenbarung einen Spindelkopf für ein Werkzeugmaschine 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 Planetengetriebe-Drehzahlminderer umfasst, der koaxial mit dem Drehmomentmotor gekoppelt ist, wobei die Struktur des koaxial angeordneten Drehmomentmotors und des Planetengetriebe-Drehzahlminderer ermöglicht wird, dass er ferner mit der drehbaren Spindeleinheit gekoppelt wird, um die drehbaren Spindeleinheit dazu zu bringen im gabelförmigen Spindelsockel zu rotieren.
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Da der Planetengetriebe-Drehzahlminderer ein geringeres Untersetzungsverhältnis und eine Gestaltung der Geschwindigkeitsreduzierung mit einer koaxialen Anordnung der Antriebs-/Abtriebswelle hat, ist er fähig das Drehmoment des Drehmomentmotors zu vergrößern, während eine höhere Drehzahl beibehalten wird, so 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 der Planetengetriebe-Drehzahlminderer 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 der Planetengetriebe-Drehzahlminderer hauptsächlich zusammengesetzt aus einem Sonnenrad, einer Vielzahl von Planetenrädern, einem Hohlrad und einem Träger, so dass das Sonnenrad so konfiguriert wird, dass es vom Drehmomentmotor angetrieben wird. Die vielfachen Planetenräder sind in gleichen Winkelabständen angeordnet und sind umlaufend um den Umfang des Sonnenrades angeordnet, wobei sie gleichzeitig mit diesem ineinandergreifen. Das Hohlrad ist mit dem Sonnenrad koaxial angeordnet und fest mit dem gabelförmigen Spindelsockel gekoppelt, während es mit den vielfachen Planetenrädern ineinandergreift, und jedes der Planetenräder ist schwenkbar mit einem Axialteil gekoppelt, wobei es jedem Axialteil ermöglicht wird am Träger angebracht zu werden und der Träger ist an die drehbare Spindeleinheit gekoppelt, um entsprechend dieselbe zum Drehen zu bringen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst der Träger ferner ein Verbindungselement, das an der Seite des Trägers angeordnet ist, entsprechend dem Drehmomentmotor, 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 der gabelförmige Spindelsockel ferner einen Befestigungssitz, der extrusiv an einer Stelle ausgebildet ist, die dem Motorsitz des Drehmomentmotors entspricht, wobei er hieran 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 Planetengetriebe-Drehzahlminderer zu ermöglichen, dass er 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 geformt 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; und 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 am 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 Schneidwerkzeug 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 vorlegenden 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 vorliegenden Offenbarung.
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5 einen Querschnitt eines Planetengetriebe-Drehzahlminderers, der in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird; und
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6 eine Seitenansicht eines Planetengetriebe-Drehzahlminderers, der 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 nachfolgend 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 einem zu 2 verschiedenen Ansichtswinkel; 4 ein Querschnitt eines drehbaren Spindelkopfes nach einer Ausführungsform der vorliegende Offenbarung ist; 5 ein Querschnitt eines Planetengetriebe-Drehzahlminderers ist, der in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird; und 6 eine Seitenansicht eines Planetengetriebe-Drehzahlminderers ist, der 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 zusammengesetzt aus einem gabel-förmigen Spindelsockel 10, einer drehbaren Spindeleinheit 2 und einer Antriebseinheit 3.
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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 in 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 herausragend 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 Planetengetriebe-Drehzahlminderer 5. Es ist festzustellen, dass der erste Aufnahmeraum 111 des ersten Tragarms 11 einen treppenförmige Befestigungssitz 112 hat, 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 Planetengetriebe-Drehzahlminderer 5 zu ermöglichen, dass er 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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Wie in 4 bis 6 gezeigt, ist der Planetengetriebe-Drehzahlminderer 5 hauptsächlich zusammengesetzt aus einem Sonnenrad 51, einer Vielzahl von Planetenrädern 52, einem Hohlrad 53 und einem Träger 55, so dass das Sonnenrad 51 am Schaft 44 des Drehmomentmotors 4 befestigt ist. Die vielfachen Planetenräder 52 sind in gleichen Winkelabständen beabstandet und umlaufend um den Umfang des Sonnenrades 51 angeordnet, wobei sie mit diesem ineinandergreifen. Das Hohlrad 53 ist mit dem Sonnenrad 51 koaxial angeordnet und fest mit dem Befestigungssitz 112 des gabelförmigen Spindelsockels 10 gekoppelt, wobei es mit den vielfachen Planetenrädern 52 ineinandergreift. Jedes der vielfachen Planetenräder 52 ist schwenkbar mit einem Axialteil 54 gekoppelt, wobei es jedem Axialteil 54 ermöglicht wird, am Träger 55 angebracht zu werden, und der Träger 55 hat ferner ein Verbindungselement 56, das an einer Seite des Trägers 55 angeordnet ist, die dem Drehmomentmotor 4 entspricht, während 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, wodurch das Verbindungselement 56 damit die drehbare Spindeleinheit 2 zum Drehen bringen kann.
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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, und ähnlich kann auch der Träger 55 sich direkt, ohne die Verwendung eines Verbindungselements 56, mit dem drehbaren Sitz 21 verbinden. Dadurch kann die Menge der in der vorliegenden Offenbarung benötigten Teile weiter reduziert werden.
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Mit der zuvor genannten Konfiguration kann nicht nur jedes der vielfachen Planetenräder 52 durch das Sonnenrad 51 zum Drehen angetrieben werden, sondern jedes der vielfachen Planetenräder 52 wird auch angetrieben, um eine Drehbewegung zur Geschwindigkeitsreduzierung zu leisten, die den Träger 55 dazu bringt, sich mit zu drehen, wobei die Drehung des Trägers 55 den drehenden Sitz 21 der drehbaren Spindeleinheit 2 antreibt, sich durch das Verbindungselement 56 zu drehen.
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Es ist festzustellen, dass das Reduzierverhältnis des Planetengetriebe-Drehzahlminderers 5 nach dem Verhältnis zwischen der Größe des Sonnenrades 51 wird der Größe des Hohlrades 53 bestimmt wird. Im Interesse der Klarheit wird angenommen, dass der Wälzkreisdurchmesser des Sonnenrades 51 und des Hohlrades 53 jeweils D1 und D2 sind, das resultierende Übersetzungsverhältnis wird dargestellt als: Ausgabe/Eingabe D1/(D1 + D2), z. B. falls der Wälzkreisdurchmesser des Hohlrades 53 fünf mal so groß ist wie der Wälzkreisdurchmesser des Sonnenrades 51, kann der resultierende Planetengetriebe-Drehzahlminderer 5 das Drehmoment des Drehmomentmotors 4 um das sechsfache erhöhen, wodurch die Bearbeitungsleistung der drehbaren Spindeleinheit 2 stark verbessert werden kann.
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Außerdem kann durch die Verringerung des Reduzierverhältnisses des Planetengetriebe-Drehzahlminderers 5 der dadurch verursachte Verlust an mechanischer Effizienz folglich reduziert werden.
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Experimentiell kann, durch Anpassen eines Drehmomentmotors mit der Modelnummer TMK0360-070-3UFS, der von ETEL Motion Technology hergestellt wurde 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 Planetengetriebe-Drehzahlminderers 5 es ermöglichen, dass der drehbare Sitz 21 der drehbaren Spindeleinheit 2 ein maximales Drehmoment von 6264 NM bei einer Drehzahl von 65,5 UPM ausgibt. Folglich kann der drehbare Spindelkopf der vorliegenden Offenbarung für leichte Bearbeitungen mit hoher Drehzahl und für schwere Bearbeitungen mit hoher Drehkraft 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 der Planetengetriebe-Drehzahlminderer 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.
