DE102014103146B4

DE102014103146B4 - Hubeinheit

Info

Publication number: DE102014103146B4
Application number: DE102014103146.6A
Authority: DE
Inventors: Norbert Hofstetter
Original assignee: Taktomat Kurvengesteuerte Antriebssysteme GmbH
Current assignee: Taktomat Kurvengesteuerte Antriebssysteme GmbH
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: DE102014103146A1

Abstract

Hubeinheit bestehend aus einer Basis (2) und einem relativ zur Basis (2) durch einen elektromotorischen Antrieb in einer Hubachse (HA) bewegbaren Hubelement (3), wobei der Antrieb über eine achsgleich mit der Hubachse (HA) angeordnete zentrale Welle (5) und über eine Getriebeanordnung (7, 8) wenigstens zwei parallel zur Hubachse (HA) angeordnete Gewindespindel (6) antreibt, die in der Basis (2) drehbar gelagert sind und jeweils mit einem Gewindespindelabschnitt in eine am Hubelement (3) vorgesehene Gewindebuchse (11) eingreifen, wobei die Gewindespindeln (6) mit ihren Gewindespindelabschnitten aus der Basis (2) über deren Oberseite vorstehen, wobei der elektromotorische Antrieb ein in der Basis (2) untergebrachter Torquemotor (4) ist, wobei die zentrale Welle (5) die Welle des Torquemotors (4) ist und wobei der Rotor (4.1) des Torquemotors (4) einen Durchmesser aufweist, der um den Faktor 3,0 bis 4,5 größer ist als der Durchmesser des zentralen Zahnrades (8).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubeinheit gemäß Patentanspruch 1 Eine Hubeinheit mit folgenden Merkmalen ist in Form einer Antriebseinheit für den Vorschub von Spannzeugen bei Werkzeugmaschinen bekannt ( DE 36 29 453 A1 ). Bei dieser bekannten Hubeinheit, die mehrere Gewindespindeln aufweist, sind diese Gewindespindeln nicht nur über einen herkömmlichen Elektromotor mit Stator und Rotorwicklung angetrieben, sondern ist insbesondere auch jeweils beidendig in dem den Antriebsmotor aufweisenden Gehäuse drehbar gelagert. Dies bedingt eine relativ aufwendige Konstruktion sowie vor allem auch eine nicht unerhebliche Baugröße für die Hubeinheit insgesamt.
Bekannt ist weiterhin ein elektrisches Motor-Reduziergetriebe für mittels Handkurbel betätigbare Markisen oder Rolläden mit einer von einem Elektromotor mit Stator und Rotorwicklung angetriebenen Gewindespindel, die ebenfalls beidendig in dem Gehäuse des Getriebes beidendig gelagert ist ( EP 0 036 379 A1 ).
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Hubeinheit, die bei reduziertem Bauvolumen extrem hohe Hubkräfte, beispielsweise Hubkräfte bis zu 40 - 50 Tonnen ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Hubeinheit entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Hubeinheit bestehen u.a. darin, dass sie bei geringem Bauvolumen extrem hohe Hubkräfte ermöglicht, und zwar insbesondere durch die Kombination der Verwendung des Torquemotors als Antrieb und der Verwendung von mehreren Gewindespindeln, die beispielsweise als Kugelumlaufspindeln eines Kugelgetriebes ausgebildet sind. Weiterhin ergibt sich durch die Verwendung von mehreren, jeweils im radialen Abstand von der Hubachse HA angeordneten Gewindespindeln, eine Verdrehungssicherung des Hubelementes gegenüber der Basis.
Der Ausdruck „im Wesentlichen“ bzw. „etwa“ bzw. „ca.“ bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

1, 2 und 3 eine Hubeinheit gemäß der Erfindung in Seitenansicht (1), Unteransicht ( 2) und Draufsicht (3);
4 und 5 verschiedene Schnitte durch die Hubeinheit der 1 - 3.

Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Hubeinheit ist insbesondere, aber nicht ausschließlich als Betätigungselement für eine Arbeits- oder Bearbeitungsmaschine oder -anlage, vorzugsweise für eine mechanische Presse bestimmt, insbesondere für eine mechanische Presse zur Verwendung im Fahrzeug-Karosseriebau zum Ver- und/oder Umformen von Bauteilen aus Metallblech.
Die Hubeinheit 1 ist so ausgeführt, dass sie bei geringem Bauvolumen und der Möglichkeit einer schnellen und genauen Ansteuerung, insbesondere auch des jeweiligen Hubweges, sehr hohe Hubkräfte, beispielsweise bis zu 40 - 50 Tonnen in einer Hubachse HA ermöglicht, und zwar in beiden Richtungen.
Im Detail besteht die Hubeinheit 1 hierfür aus einem Unterteil oder einer Basis 2 und einem Oberteil oder Hubelement 3, welches relativ zur Basis 2 in der Hubachse HA gesteuert bewegbar ist. Im Verwendungsfall wird die Basis 2 an einem Maschinen- und/oder Vorrichtungselement, beispielsweise an einem Rahmen einer Presse montiert. Am Hubelement 3 ist dann das entsprechende, mit der Hubeinheit 1 zu bewegende Maschinenelement oder Werkzeug usw. befestigt.
In den Figuren sind die Basis 2 unten liegend und das Hubelement 3 oben liegend dargestellt. Diese Einbaulage, die die Hubeinheit 1 im Verwendungsfall tatsächlich aufweist, kann aber sehr unterschiedlich sein und richtet sich nach den jeweiligen Erfordernissen. So sind beispielsweise bei Verwendung der Hubeinheit 1 als Betätigungselement in einer Presse zum Ver- und/oder Umformen von Metallblechen die Basis 2 oben und das Hubelement 3 unten liegend angeordnet.
Als Antrieb ist in der Basis 2 ein in den Figuren allgemein mit 4 bezeichneter Torquemotor vorgesehen, der sich u.a. grundsätzlich durch ein hohes Drehmoment, auch Anlaufdrehmoment auszeichnet. Der Torquemotor 4 treibt eine achsgleich mit der Hubachse HA angeordnete und drehbar in der Basis 2 gelagerte Welle 5 an, auf der auch ein die jeweilige Drehstellung und/oder die jeweilige Drehgeschwindigkeit der Welle 5 erfassender Sensor oder Drehgeber 5.1 vorgesehen ist.
In der Basis 2 sind bei der dargestellten Ausführungsform drei Gewindespindeln 6 drehbar gelagert. Die Gewindespindeln 6, die beispielsweise Kugelumlaufspindeln sind, sind mit ihren Achsen parallel zu der Hubachse HA angeordnet und in gleichmäßigen Winkelabständen sowie in demselben radialen Abstand von der Hubachse HA vorgesehen. Jede Gewindespindel 6, die mit ihrem Gewindespindelabschnitt über die Oberseite der Basis 2 vorsteht, ist innerhalb der Basis 2 mit einem Zahnrad 7 versehen. Die identisch ausgebildeten Zahnräder 7 wirken mit einem zentralen, auf der Welle 5 angeordneten Zahnrad 8 zusammen, sodass bei eingeschaltetem Torquemotor 4 über die Zahnräder 7 und 8 sämtliche Gewindespindeln 6 gleichsinnig und mit gleicher Geschwindigkeit umlaufend angetrieben werden. Zur Lagerung der Gewindespindeln 6 im Unterteil 2 sind Lageranordnungen 9 und 10 vorgesehen, die als Radiallager sowie als Axialstützlager wirken.
Wie die 5 zeigt, weist der Rotor 4.1 des Torquemotors 4 einen Durchmesser auf, der um ein Mehrfaches, d.h. beispielsweise um den Faktor 3,0 bis 4,5 größer ist als der Querschnitt der Welle 5 und des Zahnrades 8, so dass an den Gewindespindeln 6 ein besonders hohes Drehmoment, auch Anfangsdrehmoment erreicht wird.
Für jede Gewindespindel 6 ist im Hubelement 3 eine Gewindebuchse 10 vorgesehen, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform in Form einer Kugelgewindebuchse mit Kugelumlauf oder Kugelumlaufmutter, sodass die Drehbewegung der Spindeln 6 in die gewünschte Hubbewegung des Hubelementes 3 relativ zur Basis 2 umgesetzt wird. Die Funktionselemente der Hubeinheit 1 sind aus einem metallischen Werkstoff bzw. aus Stahl gefertigt.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Basis 2 mehrteilig ausgeführt, und zwar bestehend aus einem Abschnitt 2.1, der den Torquemotor enthält und einen Flansch 2.3 für die Befestigung aufweist, sowie aus einem Abschnitt 2.2, in welchem die Gewindespindeln 6 gelagert sind und auch das von den Zahnrädern 7 und 8 gebildete Getriebe untergebracht ist und welches ein geschlossenes Getriebegehäuse bildet.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So kann die Anzahl der Spindeln 6 den jeweiligen Erfordernissen entsprechend von der beschriebenen Ausführungsform abweichen, d.h. grundsätzlich sind auch zwei oder aber mehr als drei Spindeln möglich.
Bezugszeichenliste

1: Hubeinheit
2: Unterteil oder Basis
2.1, 2.2: Abschnitt der Basis
2.3: Flansch
3: Oberteil oder Hubelement
4: Torquemotor
4.1: Rotor des Torquemotors
5: Welle
5.1: Drehgeber
6: Gewindespindel
7, 8: Zahnrad
9, 10: Lagereinheit
11: Gewindebuchse
HA: Hubachse

Claims

Hubeinheit bestehend aus einer Basis (2) und einem relativ zur Basis (2) durch einen elektromotorischen Antrieb in einer Hubachse (HA) bewegbaren Hubelement (3), wobei der Antrieb über eine achsgleich mit der Hubachse (HA) angeordnete zentrale Welle (5) und über eine Getriebeanordnung (7, 8) wenigstens zwei parallel zur Hubachse (HA) angeordnete Gewindespindel (6) antreibt, die in der Basis (2) drehbar gelagert sind und jeweils mit einem Gewindespindelabschnitt in eine am Hubelement (3) vorgesehene Gewindebuchse (11) eingreifen, wobei die Gewindespindeln (6) mit ihren Gewindespindelabschnitten aus der Basis (2) über deren Oberseite vorstehen, wobei der elektromotorische Antrieb ein in der Basis (2) untergebrachter Torquemotor (4) ist, wobei die zentrale Welle (5) die Welle des Torquemotors (4) ist und wobei der Rotor (4.1) des Torquemotors (4) einen Durchmesser aufweist, der um den Faktor 3,0 bis 4,5 größer ist als der Durchmesser des zentralen Zahnrades (8).
Hubeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Gewindespindeln (6) in gleichmäßigem Winkelabstand um die Hubachse (HA) verteilt sind und denselben radialen Abstand von der Hubachse (HA) aufweisen.
Hubeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Gewindespindeln (6) vorgesehen sind.
Hubeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung von einem zentralen Zahnrad (8) auf der zentralen Welle (5) und von jeweils wenigstens einem Zahnrad (7) an jeder Gewindespindel (6) gebildet ist.
Hubeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindeln (6) jeweils Teil eines Kugelgewindetriebes sind.