DE3927397A1

DE3927397A1 - Elektropneumatischer waelz-schrittmotor

Info

Publication number: DE3927397A1
Application number: DE19893927397
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Ing Berger; Bernd Dipl Ing Heurich; Rolf Dipl Ing Hubert; Siegfried Dr Ing Recklies; Hans-Jochen Dr Ing Seidel; Dieter Prof Dr Sc Techn Will
Original assignee: Bauakademie der DDR
Current assignee: Noell Service und Maschinentechnik GmbH
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1989-08-19
Publication date: 1990-03-15
Also published as: DD275291A1; FR2636101A1; FR2636101B1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen Wälz- Schrittmotor mit mehreren um eine Achse angeordneten Arbeitselementen und einem integrierten hochübersetzen den Getriebe, vorzugsweise für Roboter- und Handhabe techniken.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind sowohl elektrische als auch druckmittelbe triebene Schrittmotoren nach dem Wälzprinzip, die mit einem hochübersetzenden Getriebe die translatorischen Bewegungen der Arbeitselemente in eine rotatorische Be wegung wandeln.

Nachteilig bei diesen Motoren ist, daß dieselben nur eine kleine Leistung und einen geringen Wirkungsgrad haben, wodurch ihre Anwendungsbreite sehr gering ist.

Nach DD-PS 2 15 363 wird ein druckmittelbetriebener Wälz-Schrittmotor offenbart, bei dem als Druckmittel Kolben bzw. Faltenbälge angeordnet sind.

Nachteilig bei diesem Wälz-Schrittmotor ist, daß sich durch die Wahl der Druckmittel ein ungünstiges Ver hältnis von Nutz- zu Totvolumen ergibt, wodurch ein schlechter Wirkungsgrad entsteht und die maximalen Drehmomente nur bei extrem kleinen Drehzahlen, d. h. bei ungünstiger Dynamik, erreicht werden können. Desweiteren verursacht die feste Verbindung der Druckmittel mit der inneren Abwälzung eine ständige Verformungsarbeit als Verlustarbeit auch in der steiferen tangentialen Richtung. Die Abtriebsbewegung kann nur am innenver zahnten Außenring abgenommen werden, wodurch der um laufende Kraftvektor ständig auf die Lagerung wirkt, was wiederum den Wirkungsgrad und die Lebensdauer verringert.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen elektropneumatischen Wälz-Schrittmotor mit verbessertem Wirkungsgrad und hoher Dynamik für einen größeren Anwendungsbereich zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen elek tropneumatischen Wälz-Schrittmotor mit hohem Drehmo ment und hoher Schrittauflösung zu finden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem elektropneumatischen Wälz-Schrittmotor mit radial angeordneten, pneumatisch beaufschlagbaren Ar beitselementen, mit Mitteln zum getrennten Ansteuern der Druckkraftwandler sowie einem hochübersetzenden Getriebe, das die translatorische Bewegung der Ar beitselemente in eine rotatorische Bewegung wandelt, ein außenverzahnter Ring über Blattfederpakete mit einem Kupplungsring und dieser mit einem Topf radial elastisch und torsionssteif verbunden ist, daß Druck kraftwandler, die aus einem Grundkörper bestehen, auf dessen dem außenverzahnten Ring abgewandten Seite ein Elektrik-Pneumatik-Wandler und auf dessen dem außen verzahnten Ring zugewandten Seite ein Druckkissen be festigt ist, das mit einem darüber angeordneten Druck kraftabdeckblech mit integriertem Krafteinleitungs element elastisch verbunden und durch ein bodenseitig und zum Grundkörper gerichtetes zentral angeordnetes Befestigungselement mit integrierter Luftzuführung in zwei Ebenen frei beweglich gelagert ist und daß die Druckkraftwandler kreisförmig um einen Grundkörper fest angeordnet und an einer zentralen Druckluftring leitung druckdicht angeschlossen sind. Die Elektrik- Pneumatik-Wandler sind zur Erzielung größerer Leistun gen mit einem pneumatischen Verstärker gekoppelt.

Das Krafteinleitungselement kann als Gleitkörper oder als Rollelement ausgeführt sein.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen da rin, daß ein elektropneumatischer Wälz-Schrittmotor mit hohem Wirkungsgrad und hoher Schrittauflösung bei für Schrittmotoren hohen Drehmomenten bei guter Dynamik und großer Leistung unter Beibehaltung kleiner Gesamtabmes sungen bei verringerter Masse des Motors geschaffen wurde.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei spiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 Schnittdarstellung des elektropneumatischen Wälz-Schrittmotors,

Fig. 2 eine weitere Ausführung nach Fig. 1,

Fig. 3 die Schnittdarstellung eines Druckkraftwandlers.

Die Fig. 1 zeigt in Schnittdarstellung den elektro pneumatischen Wälz-Schrittmotor, wobei die Einheit a aus der Einheit b herausgezogen ist.

Die Einheit a besteht aus dem außenverzahnten Ring 2, der über die Blattfederpakete 3 mit dem Kupplungsring 4 und dieser mit dem Topf 5 radial elastisch und tor sionssteif verbunden ist.

Die Einheit b besteht ohne Zuordnung des innenver zahnten Ringes 6 aus den Druckkraftwandlern 1, die über Zug-Druck-Elemente 7; 8 an den Grundkörper 9 mit integrierter Druckluftringleitung 21 gepreßt und mit tels Dichtung 10 druckdicht und fest angeschlossen sind.

Die Fig. 2 zeigt eine selbsttragende konstruktive Funktionseinheit, bei der die Druckkraftwandler 1 einmal mittels Hohlschrauben 12, die eine Querbohrung haben und somit die Druckluft aus der Druckluftringleitung 21 in den Druckkraftwandler 1 freigeben, mit dem Grundkör per 9 und zum anderen über Befestigungselemente 13 mit der Scheibe 11 fest verbunden sind.

Diese Funktionseinheit ist in den meisten Anwendungsfäl len der Stator des elektropneumatischen Wälz-Schrittmo tors.

Fig. 3 zeigt die Schnittdarstellung eines Druckkraftwand lers, der aus einem Grundkörper 16 besteht, auf dessen dem außenverzahnten Ring 2 abgewandten Seite ein Elektrik- Pneumatik-Wandler 14 angeordnet ist. Auf der dem außenver zahnten Ring 2 zugewandten Seite ist das Druckkissen 17 angeordnet. Auf der Oberseite des Druckkissens 17 ist das Druckkraftabdeckblech 19 mit integriertem Krafteinleitungs element 20 elastisch befestigt. Das Krafteinleitungselement 20 kann als Gleitkörper oder als Rollelement ausgeführt sein.

Bodenseitig am Druckkissen17 befestigt und zum Grund körper 16 gerichtet, ist ein zentral angeordnetes und das Druckkissen 17 im Grundkörper 16 arretierendes Be festigungselement mit integrierter Luftzuführung 18 vorgesehen. Mit dieser Anordnung ist das Druckkissen 17 in zwei Ebenen frei beweglich im Grundkörper 16 ge lagert.

Mit der kreisförmigen Anordnung von mindestens 3 und mehr Druckkraftwandlern 1 um eine Achse wird die Funk tionseinheit - Wanderwellenerzeuger - gebildet.

Der Wanderwellenerzeuger wird zum Motor komplettiert durch den innenverzahnten Ring 6, den außenverzahnten Ring 2, den biegeelastisch torsionssteif angeschlossenen Kupplungsring 4 und den Topf 5.

Die elektropneumatischen Druckkraftwandler 1 werden mittels einer nicht dargestellten elektronischen Steue rung nacheinander mit Druckluft beaufschlagt, wobei ein umlaufender Kraftvektor entsteht.

Je größer die Anzahl der Druckkraftwandler 1 ist, desto feiner ist die Schrittauflösung.

Der Abtrieb kann am innenverzahnten Ring 6 abgenommen werden, wenn der Topf 5 mit der Funktionseinheit - Wan derwellenerzeuger - fest verbunden ist.

Der Topf 5 mit Kupplungsring 4 und außenverzahntem Ring 2 wird zum Abtrieb, wenn der innenverzahnte Ring 6 mit der Funktionseinheit - Wanderwellenerzeuger - fest verbunden ist. Diese Ausführung vermeidet die Lagerbelastung durch die umlaufenden Kräfte.

Aufstellung der Bezugszeichen für Elektropneumatischer Wälz-Schrittmotor

1 Druckkraftwandler
2 Ring
3 Blattfederpaket
4 Kupplungsring
5 Topf
6 Ring
7 Zug-Druck-Element
8 Zug-Druck-Element
9 Grundkörper
10 Dichtung
11 Scheibe
12 Hohlschraube
13 Befestigungselement
14 Elektrik-Pneumatik-Wandler
15 Verstärker
16 Grundkörper
17 Druckkissen
18 Befestigungselement mit integrierter Luftzuführung
19 Druckkraftabdeckblech
20 Krafteinleitungselement
21 Druckluftringleitung

Claims

1. Elektropneumatischer Wälz-Schrittmotor mit radial angeordneten pneumatisch beaufschlagbaren Arbeits elementen, mit Mitteln zum getrennten Ansteuern der Druckkraftwandler sowie einem hochübersetzenden Ge triebe, das die translatorische Bewegung der Ar beitselemente in eine rotatorische Bewegung wandelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (2) über Blatt federpakete (3) mit dem Kupplungsring (4) und dieser mit dem Topf (5) radialelastisch und tor sionssteif verbunden ist, daß die Druckkraftwandler (1), die aus einem Grundkörper (16), bestehen, auf dessen dem Ring (2) abgewandten Seite ein Elektrik- Pneumatik-Wandler (14) und auf dessen dem Ring (2) zugewandten Seite ein Druckkissen (17) befestigt ist, das mit einem darüber angeordneten Druckkraftabdeck blech (19) mit integriertem Krafteinleitungselement (20) elastisch verbunden und durch das bodenseitig und zum Grundkörper (16) gerichtete zentral angeord nete Befestigungselement mit integrierter Luftzufüh rung (18) in zwei Ebenen frei beweglich gelagert ist, kreisförmig um den Grundkörper (9) fest angeordnet und an einer zentralen Druckluftringleitung (21) druckdicht angeschlossen sind.

2. Elektropneumatischer Wälz-Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrik-Pneumatik- Wandler (14) mit dem pneumatischen Verstärker (15) gekoppelt ist.

3. Elektropneumatischer Wälz-Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Krafteinleitungs element (2) als Gleitkörper oder als Rollelement aus geführt ist.