DE10218569A1

DE10218569A1 - Vorschubeinheit

Info

Publication number: DE10218569A1
Application number: DE2002118569
Authority: DE
Inventors: Joerg-Oliver Hestermann; Frank Duerschmied
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-11-06

Abstract

Bei einer Vorschubeinheit mit einem stangenförmigen Betätigungsorgan, welches als Gewindespindel ausgebildet, in einem Gehäuse angeordnet und gegenüber diesem axial verschiebbar geführt ist, und mit einem Antriebsmotor (14), welcher die Verschiebung der Gewindespindel über eine in dem Gehäuse in Lagern drehbar gehaltene, die Gewindespindel umgebende Spindelmutter (13) bewirkt, wobei ein Ständer (15) und ein Läufer (16) des Antriebsmotors (14) in dem Gehäuse angeordnet sind, ist erfindungsgemäß die Spindelmutter (13) an dem Läufer (16) unmittelbar koaxial angeordnet und befestigt.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorschubeinheit mit einem stangenförmigen Betätigungsorgan, welches als Gewindespindel ausgebildet, in einem Gehäuse angeordnet und gegenüber diesem axial verschiebbar geführt ist, und mit einem Antriebsmotor, welcher die Verschiebung der Gewindespindel über eine in dem Gehäuse in Lagern drehbar gehaltene, die Gewindespindel umgebende Spindelmutter bewirkt, wobei ein Ständer und ein Läufer des Antriebsmotors in dem Gehäuse angeordnet sind.
Vorschubeinheiten können einer steifen und längenveränderlichen Verbindung zwischen zwei Gelenkpunkten dienen. Sie sind auf unterschiedlichen Gebieten der Technik einsetzbar, beispielsweise auch bei Werkzeugmaschinen, die unter der Bezeichnung "Parallel-Kinematik-Maschinen" (PKM) bekannt sind. Durch den integrierten Antrieb und ein Meßsystem kann die Länge einer Vorschubeinheit gezielt verändert werden. Die Wirkung der Vorschubeinheit ist derjenigen einer ausfahrbaren Strebe vergleichbar. Eine PKM läßt sich mit drei bzw. sechs solchen Einheiten aufbauen.

Aus der Druckschrift DE 10 04 4733 A1 ist eine Vorschubeinheit der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher der Motorläufer auf einer Hohlwelle aufgeschrumpft ist. Diese nimmt die Motorlagerung sowie die Spindelmutter auf. Die Hohlwelle gewährleistet mit ihren Paßdurchmessern, sowie durch ihre Position und Lagetoleranzen die kraftschlüssige Aufnahme des Läufers sowie dessen präzisen Rundlauf bezüglich der Lagerungen. Dabei ist die Hohlwelle auf den Stufensitz handelsüblicher Hohlwellenantriebe abzustimmen.

Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die Hohlwelle aufgrund der üblichen Stufenpassungen und Vorgaben der Motorenhersteller sehr aufwendig und teuer ist. Die Herstellung der Welle ist aufgrund der Länge und der erforderlichen Laufgenauigkeit problematisch. Die Demontage ist nur mit Spezialwerkzeugen möglich. Mit der vorbekannten Ausführung liegt darüber hinaus eine Konstruktion vor, die aufgrund der Komplexität ihrer Teile hohe Fertigungskosten verursacht.

Im Rahmen der Entwicklung des Vorschubantriebes ist die Forderung nach mehr Dynamik in Bezug auf die Beschleunigung aufgestellt worden. Dieser Forderung ist bei der vorbekannten Konstruktion nur durch eine Reduktion des Verhältnisses des Massenträgheitsmomentes zum Drehmoment zu erreichen.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile vorbekannter Ausführungen die Konstruktion der Vorschubeinheit zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spindelmutter an dem Läufer unmittelbar koaxial angeordnet und befestigt ist. Der Läufer kann hohlwellenförmig ausgebildet und an seiner Oberfläche beidseitig mit Paßsitzen versehen sein, wobei die Spindelmutter an einer Stirnseite des Läufers in diesen teilweise eingesteckt sein kann. Außerdem kann die Spindelmutter einen Befestigungsflansch aufweisen, mit welchem sie an einer Stirnseite des Läufers anliegend befestigt ist. Sie kann über ein Festlager in dem Gehäuse drehbar gelagert sein. Der Läufer kann an seinem von der Spindelmutter abgewandten Ende über ein Loslager, welches an dem dort befindlichen Paßsitz des Läufers angeordnet ist, in dem Gehäuse drehbar gelagert sein. Auf diese Weise können die Lagersitze unabhängig voneinander angeordnet werden, sowohl an dem Läufer, als auch an Anschlußteilen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung einer Spindelmutter an einem Antriebsmotor im Längsschnitt;
Fig. 2 eine vorbekannte Vorschubeinheit einschließlich des Antriebsmotors, in gegenüber Fig. 1 verkleinerter Darstellung, im Längsschnitt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Eine in Fig. 2 dargestellte vorbekannte Vorschubeinheit, die auch als Modul bezeichnet wird, weist eine Gewindespindel 1 auf, die sich teilweise in einem Gehäuse 2 befindet und dort aus diesem längsverschieblich herausfahrbar geführt ist. In dem Gehäuse 2 ist die Gewindespindel 1 von einer Spindelmutter 3 umgeben, welche von einem Antriebsmotor 4 angetrieben wird. Dieser weist einen an einer Gehäusewand befestigten Ständer 5 und einen innerhalb des Ständers angeordneten Läufer 6 auf, der eine Hohlwelle 7 konzentrisch umgibt und an dieser befestigt ist.
Mit der Hohlwelle 7 und dem Läufer 6 ist die Spindelmutter 3 in einem Festlager 8 drehbar gelagert, welches als Axialschrägkugellager ausgebildet ist. Dieses Lager liegt zentral zu der Spindelmutter 3 und symmetrisch zu einer Gelenkachse 9 der Vorschubeinheit, welche rechtwinkelig zu der Längsachse der Gewindespindel 1 verläuft. Es ist in einem Flanschkörper 10 des Gehäuses 2 befestigt. Der Innenring des Festlagers 8 liegt außerdem axial an einem Flansch 11 der Hohlwelle 7 an. Der Flanschkörper 10 besitzt Bohrungen zur Aufnahme von Achszapfen eines Schultergelenkes.
Axialkräfte, welche über die Gewindespindel 1 in das Gehäuse 2 eingeleitet werden, werden von der Spindelmutter 3 in die Hohlwelle 7 sowie weiter in das Festlager 8 und in die Gelenkachse 9 geleitet. Somit ist ein optimaler Kraftfluß bei maximaler Steifigkeit gewährleistet. Die Spindelmutter 3 und das Festlager 8 sind vorgespannte Einheiten. Für den Antriebsmotor 4 und die aus diesem herausragende Hohlwelle 7 ist in dem Gehäuse 2 außerdem ein Loslager 12 angeordnet, welches als Nadellager ausgebildet und an einem Ende des Gehäuses 2 in diesem angeordnet ist. Dementsprechend wird die Positioniergenauigkeit des Moduls durch eine Wärmeausdehnung der Hohlwelle infolge der vom Motor eingebrachten Wärme nicht beeinflußt.
Durch die Mehrfachlagerung, also die Verwendung eines Festlagers 8 auch für die Motorlagerung, wird bei kleinem Bauraum eine hohe Leistungsdichte erzielt. Das Festlager 8 und das Loslager 12 dienen gleichzeitig zur Lagerung des Läufers 6 des Antriebsmotors 4 und der Spindelmutter 3, welche die Gewindespindel 1 führt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Anordnung von Teilen einer Vorschubeinheit wird auf eine besondere Hohlwelle für die drehbare Lagerung einer Spindelmutter 13 verzichtet. Bei einem Antriebsmotor 14, der einen festen Ständer 15 und einen darin drehbar angeordneten Läufer 16 enthält, ist die Spindelmutter 13 unmittelbar an dem Läufer 16 befestigt.
Der Läufer 16 ist rohrförmig ausgebildet und weist in seinen beiden Endbereichen an der inneren Oberfläche zwei Paßsitze 17 und 18 auf. Die Spindel 13 ist mit einem an ihrer äußeren Oberfläche angeformten Befestigungsflansch 19 versehen und an dem in Fig. 1 oberen Ende des Läufers 16 in diesen passend eingesteckt. Dabei stützt sich ihr Befestigungsflansch 19 an der Stirnseite des Läufers 16 ab.
Zur Befestigung des Flansches 19 an dem Läufer 16 können zusätzlich Schrauben in Bohrungen 20 des Befestigungsflansches 19 eingesteckt und in Gewindebohrungen 21 des Läufers 16, welche mit den Bohrungen 20 fluchten, eingeschraubt werden.
Bei dieser Lösung garantieren die beiden Paßsitze 17 und 18 den exakten Lauf zweier für den Läufer 16 vorgesehenen Lagerungen zueinander. Das obere Ende des Läufers 16 mit dem Paßsitz 17 dient der Aufnahme der Spindelmutter 13. Mit einer weiteren Passung auf der Spindelmutter 13 wird die direkte Anflanschung eines Festlagers und der Spindelmutter an dem angetriebenen Läufer 16 ermöglicht. Der Paßsitz 18 am unteren Ende des Läufers 16 dient als Lagersitz für ein Loslager.
Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion vereinfacht sich die Herstellung der Bauteile erheblich und es wird eine deutliche Kostenreduktion erreicht. Die Anzahl der Bauteile wird verringert und die Montage der Vorschubeinheit wird erleichtert. Bezugszahlenliste 1 Gewindespindel
2 Gehäuse
3 Spindelmutter
4 Antriebsmotor
5 Ständer
6 Läufer
7 Hohlwelle
8 Festlager
9 Gelenkachse
10 Flanschkörper
11 Flansch
12 Loslager
13 Spindelmutter
14 Antriebsmotor
15 Ständer
16 Läufer
17 Paßsitz
18 Paßsitz
19 Befestigungsflansch
20 Bohrung
21 Gewindebohrung

Claims

1. Vorschubeinheit mit einem stangenförmigen Betätigungsorgan, welches als Gewindespindel ausgebildet, in einem Gehäuse angeordnet und gegenüber diesem axial verschiebbar geführt ist, und mit einem Antriebsmotor (14), welcher die Verschiebung der Gewindespindel über eine in dem Gehäuse in Lagern drehbar gehaltene, die Gewindespindel umgebende Spindelmutter (13) bewirkt, wobei ein Ständer (15) und ein Läufer (16) des Antriebsmotors (14) in dem Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer so ausgeführt ist, dass er direkt verbindbar mit z. B. dem Lager, der Spindelmutter etc. ist, z. B. mittels Gewinde.

2. Vorschubeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (16) hohlwellenförmig ausgebildet und an seiner Oberfläche einseitig oder beidseitig mit Paßsitzen (17, 18) versehen ist, wobei z. B. die Spindelmutter (13) an einer Stirnseite des Läufers (16) in diesen teilweise eingesteckt ist.

3. Vorschubeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (13) einen Befestigungsflansch (19) aufweist, mit welchem sie an einer Stirnseite des Läufers (16) anliegend befestigt ist.

4. Vorschubeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (13) über ein Festlager in dem Gehäuse drehbar gelagert ist.

5. Vorschubeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (16) an seinem von der Spindelmutter (13) abgewandten Ende über ein Loslager, welches an dem dort befindlichen Paßsitz (18) des Läufers (16) angeordnet ist, in dem Gehäuse drehbar gelagert ist.

6. Vorschubeinheit mit einem stangenförmigen Betätigungsorgan, welches als Gewindespindel ausgebildet, in einem Gehäuse angeordnet und gegenüber diesem axial verschiebbar geführt ist, und mit einem Antriebsmotor (14), welcher die Verschiebung der Gewindespindel über eine in dem Gehäuse in Lagern drehbar gehaltene, die Gewindespindel umgebende Spindelmutter (13) bewirkt, wobei ein Ständer (15) und ein Läufer (16) des Antriebsmotors (14) in dem Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (13) an dem Läufer (16) unmittelbar koaxial angeordnet und befestigt ist.