DE3942825A1 - Servo-drive with angle measurer - measuring rotation of setting shaft and located on latter between reduction gearing and stop brake - Google Patents
Servo-drive with angle measurer - measuring rotation of setting shaft and located on latter between reduction gearing and stop brakeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem Stell motor, einem insbesondere mehrstufigen Untersetzungsge triebe und einer davon angetriebenen Welle, zum Beispiel einer Zustellwelle, wobei ein Drehweg- oder Winkelmeß system mit einem Meßgerät für die Drehwinkelmessung oder -steuerung für die Zustellwelle und eine Bremse vorgesehen sind, welche Bremse beim Stillsetzen des Stellmotors dessen Nachlaufen unterbindet.The invention relates to an actuator with an actuator motor, in particular a multi-stage reduction gear drives and a shaft driven by them, for example an infeed shaft, with a rotation or angle measurement system with a measuring device for measuring the angle of rotation or control provided for the delivery shaft and a brake are the brakes when the servomotor is stopped prevents its chasing.
Derartige Stellantriebe sind beispielsweise bei Werkzeug maschinen, Holzbearbeitungsmaschinen oder dergleichen be kannt und müssen mit hoher Präzision insbesondere inner halb des Untersetzungsgetriebes arbeiten, damit die in der Regel mit dem Stellmotor verbundene Drehweg - oder Winkelmessung mit dem tatsächlichen Drehweg oder Drehwinkel der zum Zustellen von Werkzeugen oder dergleichen dienenden Zustellwelle übereinstimmt. Entsprechend teuer und aufwendig sind diese Untersetzungsgetriebe.Such actuators are, for example, for tools machines, woodworking machines or the like knows and must with high precision, especially inside work half of the reduction gear so that the in usually connected to the servomotor - or Angle measurement with the actual rotation path or rotation angle for serving tools or the like Delivery wave matches. Accordingly expensive and these reduction gears are expensive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellan trieb der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem ein eventuelles Spiel in dem Untersetzungsgetriebe für die Zustellbewegung und deren Messung unschädlich ist. The invention has for its object a Stellan urged to create the kind mentioned at the beginning, in which a possible game in the reduction gear for the infeed movement and its measurement is harmless.
Die überraschende Lösung für diese scheinbar widersinnige Aufgabe besteht darin, daß das Meßgerät und die Bremse auf der Zustellwelle oder einer mit dieser koaxialen und drehfest kuppelbaren Antriebswelle des Stellantriebes angeordnet sind.The surprising solution to this seemingly nonsensical one The task is that the measuring device and the brake on the delivery shaft or one coaxial with this and non-rotatably connectable drive shaft of the actuator are arranged.
Dadurch kann die Bremse exakt in der jeweiligen Zielstel lung oder Winkelstellung der Zustellwelle diese festhalten, so daß sich eventuelle Abweichungen des Motors und seines Getriebes - zum Beispiel aufgrund eines Getriebe spieles - nicht auswirken können. Demgemäß kann ein preiswertes Getriebe mit üblichem Spiel Verwendung finden, ohne daß Verfälschungen an der Zustellwelle auftreten.This allows the brake to be exactly in the target position position or angular position of the delivery shaft, so that there are any deviations of the engine and of his transmission - for example due to a transmission game - can not affect. Accordingly, one inexpensive gear with common play use find without adulteration on the delivery shaft occur.
Zweckmäßig ist es dabei, wenn das Meßgerät als Meßwelle die Antriebswelle, insbesondere eine Hohlwelle, aufweist, die wenigstens bereichsweise auf die Zustellwelle aufschieb bar und/oder mit dieser drehfest kuppelbar ist. Beispiels weise kann in diesem Falle die Kupplung mit Hilfe einer Spannzange von dem der Zustellwelle entgegen gesetzen Ende der Hohlwelle aus erfolgen, was eine besonders einfache und dennoch sehr wirkungsvolle drehfeste Kupplung darstellt.It is useful if the measuring device as a measuring shaft the drive shaft, in particular a hollow shaft, which at least in certain areas is pushed onto the delivery shaft bar and / or can be coupled in a rotationally fixed manner. Example In this case, the clutch can be operated with the help of a Set the collet against that of the infeed shaft End of the hollow shaft made from what a special simple, yet very effective non-rotating coupling represents.
Der Vorteil dieser Maßnahmen besteht darin, daß sich der gesamte Stellantrieb vorfertigen und auch auf beliebige Zustellwellen aufsetzen bzw. mit diesen verbinden läßt.The advantage of these measures is that the Prefabricate entire actuator and also on any Put on delivery shafts or connect to them.
Die Bremse kann an dem der Zustellwelle abgewandten Ende der Hohlwelle angeordnet sein. Sie kann dort nämlich am besten gekühlt werden und die von ihr ausgehende Wärme belastet das Meßgerät so wenig wie möglich. Das Meßgerät kann dabei zwischen dem Angriff des Untersetzungsgetriebes an der Hohlwelle und der Bremse koaxial zu dieser auf der Hohlwelle angeordnet sein. Dies ergibt eine kompakte Bauweise, bei welcher der mit radialem Abstand angeordnete Stellmotor zweckmäßigerweise nach derselben Seite wie das Meßgerät an einer Gehäuseplatte angeflanscht sein kann.The brake can on the end facing away from the delivery shaft the hollow shaft can be arranged. You can namely there on best cooled and the heat emanating from it loads the measuring device as little as possible. The measuring device can be between the attack of the reduction gear on the hollow shaft and the brake coaxial to this the hollow shaft can be arranged. This results in a compact Construction in which the radial spaced Servomotor expediently on the same side as the measuring device can be flanged to a housing plate.
Eine Ausgestaltung der Erfindung von eigener schutzwür diger Bedeutung kann darin bestehen, daß der Stellantrieb mit seiner Welle, insbesondere der Meßwelle, gegenüber einem Befestigungsflansch oder dergleichen ortsfest montierbaren Gehäuseteil mittels eines Kreuzgelenkes schwenkbar gelagert und befestigt ist. Dadurch können eventuelle Winkelfehler zwischen der Zustellwelle und der Meßwelle ausgeglichen werden, ohne daß die jeweiligen Lager durch solche Winkelfehler belastet sind und ohne daß biegeelastische Kupplungen zum Ausgleich solcher Winkelfehler mit ihrem entsprechenden Platzbedarf erforder lich sind.An embodiment of the invention of its own protection meaning can be that the actuator with its shaft, especially the measuring shaft, opposite a mounting flange or the like fixed mountable housing part by means of a universal joint is pivotally mounted and attached. This allows possible angular errors between the delivery shaft and the measuring shaft can be compensated without the respective Bearings are burdened by such angular errors and without that flexible couplings to compensate for such Angular errors with their corresponding space requirements are required are.
Zusätzlich kann die Welle des Stellantriebes mit dem Untersetzungsgetriebe, dem Meßgerät und der Bremse gegenüber dem Befestigungsflansch oder dergleichen orts festen Gehäuseteil in zwei um 90° zueinander versetzten Richtungen radial verschiebbar gelagert sein. Dadurch können Exzentrizitätsfehler zwischen der Zustellwelle und der Antriebswelle des Meßgerätes problemlos und ohne Belastung für die beiderseitigen Lager ausgeglichen werden.In addition, the shaft of the actuator with the Reduction gear, the measuring device and the brake opposite the mounting flange or the like fixed housing part in two offset by 90 ° to each other Be radially displaceable directions. Thereby can eccentricity errors between the delivery shaft and the drive shaft of the measuring device without problems and without Balanced load on the mutual bearings will.
Vor allem bei Kombination dieser Maßnahmen können die exakten und präzisen Stillsetzungen der Antriebswelle des Stellantriebes mit der auf ihr sitzenden Bremse unmittelbar auf die Zustellwelle übertragen werden. Zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Möglichkeiten zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern der beiden Wellen sind Gegenstand der Ansprüche 7 bis 9. Dabei geben diese Ansprüche 7 bis 9 vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen vor allem bezüglich der Gelenkzapfen des Kreuzgelenkes für die Ausgleichsbewegungen von Exzentrizitätsfehlern an.Especially when combining these measures, the exact and precise shutdowns of the drive shaft of the actuator with the brake sitting on it are transmitted directly to the delivery wave. Appropriate configurations of these options for Compensation for misalignment of the two waves are Subject matter of claims 7 to 9. These give Claims 7 to 9 advantageous structural configurations especially with regard to the joint pin of the universal joint for the compensatory movements of eccentricity errors.
Vor allem bei Kombination mehrerer oder aller vorbeschrie benen sowie der in den Ansprüchen 7 bis 9 enthaltenen Merkmale ergibt sich ein Stellantrieb, bei welchem selbst bei Spiel in dem Untersetzungsgetriebe und eventu ellen sonstigen Übertragungselementen sowie auch bei Fluchtungsfehlern zwischen der Antriebswelle des Stellan triebes und der damit zu kuppelnden Maschinen- oder Zustellwelle eine präzise und genaue Abbremsung in der jeweils vorgegebenen Winkelstellung dieser Welle möglich ist, ohne daß es aufwendiger Korrekturen oder elastischer Kupplungen bedarf und ohne daß das Getriebe spielfrei gemacht und gehalten werden muß.Especially when combining several or all of the above benen and that contained in claims 7 to 9 An actuator results in which even with play in the reduction gear and eventu ellen other transmission elements as well as Misalignment between the drive shaft of the Stellan drive and the machine or to be coupled with it A precise and precise braking in the delivery shaft predefined angular position of this shaft possible is without it being expensive corrections or elastic Clutches required and without the gearbox free of play must be made and kept.
Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörigen Einzelheiten anhand der Zeichnung näher be schrieben. Es zeigt:Below is the invention with its as essential associated details with reference to the drawing wrote. It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsge mäßen Stellantrieb vor seiner Verbindung mit einer Zustellwelle und Fig. 1 shows a longitudinal section through an actuator according to the invention before its connection to a delivery shaft and
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Befestigungsflansch zur ortsfesten Montage des Stellantriebes und seines Gehäuses an dem Maschinenteil oder -ge häuse mit der Zustellwelle und deren Lagerung. Fig. 2 shows a cross section through a mounting flange for the fixed mounting of the actuator and its housing on the machine part or housing with the delivery shaft and its storage.
Ein im ganzen mit 1 bezeichneter Stellantrieb hat einen Stellmotor 2, im Ausführungsbeispiel einen Elektromotor, dessen Abtriebswelle 3 ein mehrstufiges Untersetzungs getriebe 4 beaufschlagt. Damit kann eine Welle beispiels weise eine Zustellwelle zum Zustellen von Werkzeugen oder dergleichen in Werkzeugmaschinen angetrieben werden, wobei ein Drehweg- oder Winkelmeßsystem mit einem Meßge rät 5 für die Drehwinkelmessung oder -steuerung für diese nicht dargestellte Zustellwelle und eine Bremse 6 vorgesehen sind, welche Bremse 6 beim Stillsetzen des Stellmotors 2 dessen Nachlaufen unterbinden soll.A generally designated 1 actuator has a servomotor 2 , in the embodiment an electric motor, the output shaft 3, a multi-stage reduction gear 4 is applied. Thus, a shaft, for example, a delivery shaft for the delivery of tools or the like in machine tools are driven, a rotation or angle measuring system with a Meßge advises 5 for the rotation angle measurement or control for this delivery shaft, not shown, and a brake 6 are provided, which brake 6 should stop the overrun when the servomotor 2 is stopped.
In Fig. 1 erkennt man, daß das Meßgerät 5 und die Bremse 6 auf einer koaxialen und drehfesf mit der Zustell welle kuppelbaren Antriebswelle 7 des Stellantriebes angeordnet sind. Denkbar wäre natürlich auch eine unmittel bare Anordnung des Meßgerätes 5 und der Bremse 6 sowie auch des letzten Zahnrades 8 des Untersetzungsgetriebes 4 auf der Zustellwelle.In Fig. 1 it can be seen that the measuring device 5 and the brake 6 are arranged on a coaxial and rotatable with the feed shaft coupling shaft 7 of the actuator. Of course, a direct arrangement of the measuring device 5 and the brake 6 and also the last gear 8 of the reduction gear 4 on the delivery shaft would also be conceivable.
Die in Fig. 1 dargestellte Lösung hat jedoch den Vorteil, daß der Stellantrieb 1 an beliebige Zustellwellen nacht träglich ankuppelbar ist.However, the solution shown in Fig. 1 has the advantage that the actuator 1 can be sluggishly coupled to any delivery shaft at night.
Das Meßgerät 5 weist als Meßwelle die Antriebswelle 7 auf, die im Ausführungsbeispiel als Hohlwelle ausgebildet ist und somit wenigstens bereichsweise auf die nicht dargestellte Zustellwelle oder auch eine sonstige Maschinen welle aufschiebbar und mit dieser drehfest kuppelbar ist. Für diese drehfeste Kupplung ist im Ausführungsbei spiel eine Spannzange 9 vorgesehen, die von dem dieser Spannzange 9 entgegengesetzten Ende 7a der Antriebswelle 7 aus betätigbar ist.The measuring device 5 has, as a measuring shaft, the drive shaft 7 , which in the exemplary embodiment is designed as a hollow shaft and can thus be pushed onto the infeed shaft (not shown) or another machine shaft at least in regions and can be coupled in a rotationally fixed manner. For this rotationally fixed coupling, a collet 9 is provided in the exemplary embodiment, which can be actuated from the opposite end 7 a of the collet 9 of the drive shaft 7 .
Die Bremse 6 ist an dem Zustellwelle abgewandten Ende 7a der Hohlwelle 7 angeordnet, so daß die in ihr erzeugte Wärme besonders einfach und gut und möglichst ohne Beeinträchtigung des Meßgerätes 5 abgeführt werden kann. Das Meßgerät 5 ist somit zwischen dem Angriff des Unter setzungsgetriebes 4, also dessen letztem Zahnrad 8 an der Hohlwele 7 und der Bremse 6 koaxial zu dieser auf der Hohlwelle 7 angeordnet. Dies ergibt insbesondere bei der achsparallelen und übereinstimmenden Orientierung des Stellmotors 2 insgesamt eine kompakte und platzsparende Bauweise, da sowohl der Motor 2 als auch das kombinierte Meß- und Bremsagregat etwa übereinstimmende axiale Ausdehnungen haben. Je nach Platzverhältnissen könnte natürlich der Stellmotor 2 auch auf der gegenüberliegenden Seite des Getreibegehäuses 10 oder -über Winkelgetriebe räder um 90° gegenüber einer solchen Position versetzt angeordnet sein. The brake 6 is arranged on the end 7 a of the hollow shaft 7 facing away from the feed shaft, so that the heat generated in it can be dissipated particularly easily and well and as far as possible without impairing the measuring device 5 . The measuring device 5 is thus arranged coaxially to the hollow shaft 7 between the attack of the reduction gear 4 , that is, its last gear 8 on the hollow shaft 7 and the brake 6 . This results in a compact and space-saving design, in particular with the axially parallel and coincident orientation of the servomotor 2 , since both the motor 2 and the combined measuring and braking unit have approximately coincident axial dimensions. Depending on the space available, the servomotor 2 could of course also be offset on the opposite side of the gear housing 10 or -wheels through 90 ° relative to such a position.
Um eventuelle Winkelfehler zwischen einer Maschinen- oder Zustellwelle und der Antriebswelle 7 des Stellan triebes 1 ohne wesentlichen zusätzlichen Platzbedarf und ohne Belastung für die Lager aufgleichen zu können, ist der Stellantrieb 1 im Ausführungsbeispiel gemäß Figur mit seiner Welle 7, also der Meßwelle, gegenüber einem Befestigungsflansch 11 - oder eventuell auch einem anderen ortsfest montierbaren Gehäuseteil - mittels eines Kreuzge lenkes 12 schwenkbar gelagert und befestigt. Ergeben sich also durch die Befestigung des Befestigungsflansches 11 Winkelfehler zwischen Zustellwelle und Antriebswelle 7, werden diese sofort schon bei der Montage automatisch bzw. selbsttätig durch das Kreuzgelenk 12 ausgeglichen. Besonderer Maßnahmen oder biegeelastischer Kupplungen für einen Ausgleich solcher Winkelfehler bedarf es also nicht. Somit ergibt sich auch trotz solcher eventueller Winkelfehler keine Beeinträchtigung des Stellantriebes, seines Meßgerätes 6 und auch seiner Bremse 6.In order to be able to compensate for possible angular errors between a machine or feed shaft and the drive shaft 7 of the actuator 1 without any significant additional space requirement and without stressing the bearings, the actuator 1 in the exemplary embodiment according to FIG. Is with its shaft 7 , i.e. the measuring shaft, against one Mounting flange 11 - or possibly another stationary mountable housing part - pivotally mounted and fixed by means of a Kreuzge 12 . If there are 11 angular errors between the delivery shaft and the drive shaft 7 as a result of the fastening of the fastening flange 11 , these are compensated automatically or automatically by the universal joint 12 already during assembly. Special measures or flexible couplings to compensate for such angular errors are therefore not required. Thus, despite such possible angular errors, there is no impairment of the actuator, its measuring device 6 and also its brake 6 .
Zusätzlich ist vorgesehen, daß die Welle 7 mit dem Untersetzungsgetriebe 4, dem Meßgerät 5 und der Bremse 6 gegenüber dem Befestigunsflansch 11 oder einem sonstigen ortsfesten Gehäuseteil um zwei um 90° zueinander ver setzten Richtungen radial verschiebbar gelagert ist, so daß auch Exzentrizitätsfehler zwischen der Welle 7 und dem damit drehfest kuppelbaren Machinen- oder Zustellwelle automatisch ausgeglichen werden können.In addition, it is provided that the shaft 7 with the reduction gear 4 , the measuring device 5 and the brake 6 with respect to the fastening flange 11 or another stationary housing part is supported so that it can be displaced radially by two directions offset by 90 ° to one another, so that eccentricity errors between the shaft 7 and the machine or feed shaft that can be coupled in a rotationally fixed manner can be automatically compensated for.
Die Schiebeführungen für die radialen Relativbewegungen der Meßwelle 7 gegenüber ihrem ortsfesten Gehäuse 4 und dem Flansch 11 sind dabei im Ausführungsbeispiel an dem Kreuzgelenk 12 angeordnet, benötigen also keinen zusätz lichen Platz. Dies ist dadurch realisiert, daß die Gelenkzapfen 13 des Kreuzgelenkes 12 für eine radiale Verschiebung der Meßwelle 7 in axialer Richtung der Gelenkzapfen 13 eine dem größtmöglichen Verschiebeweg entsprechendes Axialspiel haben. The sliding guides for the radial relative movements of the measuring shaft 7 with respect to its stationary housing 4 and the flange 11 are arranged in the exemplary embodiment on the universal joint 12 , so they do not require any additional space. This is achieved in that the pivot pins 13 of the universal joint 12 have an axial play corresponding to the greatest possible displacement path for a radial displacement of the measuring shaft 7 in the axial direction of the pivot pins 13 .
Jeweils der aus dem Haltering 14 oder 15 des Kreuzgelenkes 12 für die Gelenkzapfen 13 überstehende Bereich, beispiels weise ein in seinem Durchmesser vergrößerter Kopf 16 des jeweiligen Gelenkzapfens 13, ist in seiner Lagerung 17 axial verschiebbar, wobei der in dem radial inneren Haltering 14 des Kreuzgelenkes 12 verankerte Gelenkzapfen 13 mit seinem Überstand, also im Ausführungsbeispiel seinem Kopf 16, in dem radial äußeren Haltering 15 ver schiebbar ist und die in dem radial äußeren Ring 15 verankerten Gelenkzapfen 13 in dem das Kreuzgelenk 12 umschließenden Haltekörper 18 des Halteflansches 11 radial verschiebbar sind.Each of the protruding area from the retaining ring 14 or 15 of the universal joint 12 for the pivot pin 13 , for example an enlarged diameter head 16 of the respective pivot pin 13 , is axially displaceable in its bearing 17 , the in the radially inner retaining ring 14 of the universal joint 12 anchored pivot pin 13 is ver pushed with its supernatant, so in the exemplary embodiment its head 16 in the radially outer retaining ring 15 and the anchored in the radially outer ring 15, pivot pin 13 in which the universal joint 12 surrounds the holding body 18 of the retaining flange 11 are radially displaceable.
Die Gelenkzapfen 13 erhalten so also eine Doppelfunktion indem sie sowohl für den Ausgleich von Winkelfehlern also auch für den von Exzentrizitätsfehlern herangezogen werden.The pivot pins 13 thus have a double function in that they are used both for the compensation of angular errors and also for that of eccentricity errors.
Der Stellantrieb 1 hat einen Stellmotor 2, vor allem einen Elektromotor, ein insbesondere mehrstufiges Unter setzungsgetriebe 4 und eine davon angetriebene Welle, wobei ein Drehweg- oder Winkelmeßsystem mit einem Meßge rät 5 für die Drehwinkelmessung oder -steuerung für eine Zustellwelle oder dergleichen Maschinenwelle und eine Bremse 6 vorgesehen sind, welche Bremse 6 beim Still setzen des Stellmotors 2 dessen Nachlauf und damit eine Fehl-Stellung der Zustellwelle oder dergleichen unterbindet. Dabei sind das Meßgerät 5 und die Bremse 6 auf der Zustellwelle oder einer mit dieser koaxialen und drehfest kuppelbaren Antriebswelle 7 des Stellantriebes 1 angeord net, so daß ein eventuelles Spiel in dem Untersetzungsge triebe sich beim Bremsen nicht auf die Zustellwelle aus wirken kann.The actuator 1 has a servomotor 2 , especially an electric motor, in particular a multi-stage reduction gear 4 and a shaft driven thereby, a rotation or angle measuring system with a measuring device advising 5 for measuring or controlling the angle of rotation for an infeed shaft or the like machine shaft and one Brake 6 are provided, which brake 6 when the servomotor 2 stops its overrun and thus prevents the feed shaft or the like from being incorrectly positioned. Here, the measuring device 5 and the brake 6 on the delivery shaft or with this coaxial and non-rotatably coupled drive shaft 7 of the actuator 1 is net angeord, so that a possible game in the reduction gear can not affect the delivery shaft when braking.
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