DE3943552A1 - ACTUATOR WITH A ACTUATOR - Google Patents

ACTUATOR WITH A ACTUATOR

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Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem Stellmo­ tor, insbesondere einem mehrstufigen Untersetzungsgetriebe und einer davon angetriebenen Welle, wobei der Stellantrieb mit seiner Welle an einem Befestigungsflansch oder ortsfesten Gehäuseteil gelagert und befestigt ist.The invention relates to an actuator with a Stellmo gate, especially a multi-stage reduction gear and a shaft driven thereby, the actuator with its shaft on a mounting flange or stationary Housing part is stored and attached.

Ein derartiger Stellantrieb ist aus der DE-OS 34 16 970 be­ kannt. Er dient dabei zur Betätigung eines Stellventiles mit definierten Wirkstellungen einer aus dem Ventilgehäuse heraus­ ragenden Stellwelle, wobei die Welle des Stellmotors über ein Zwischenglied zwar drehfest aber in Wellenrichtung unfixiert an die Stellwelle gekoppelt ist, um im Ventil verklemmte Fremd­ körper einfach dadurch entfernen zu können, daß man den Stell­ motor abnimmt.Such an actuator is from DE-OS 34 16 970 be knows. It is used to operate a control valve defined active positions from the valve housing protruding control shaft, the shaft of the servomotor via a The intermediate link is non-rotatable but unfixed in the direction of the shaft is coupled to the actuating shaft to prevent foreign objects jammed in the valve body by simply removing the position engine decreases.

Auch bei Werkzeugmaschinen, Holzbearbeitungsmaschinen oder der­ gleichen sind solche Stellantriebe bekannt und in all diesen Fällen ist eine hohe Präzision erwünscht.Even with machine tools, woodworking machines or the Such actuators are known in the same and in all of them Precision is desirable in cases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eventuelle Winkel­ fehler zwischen einer Zustell- oder Maschinenwelle und der Welle des Stellantriebes auszugleichen, ohne daß die jeweili­ gen Lager durch solche Winkelfehler belastet sind und ohne daß biegeelastische Kupplungen zum Ausgleich solcher Winkel­ fehler mit ihrem entsprechenden Platzbedarf oder gar kardani­ sche Wellenverbindungen erforderlich sind.The invention has for its object possible angles error between a delivery or machine shaft and the Compensate shaft of the actuator without the respective bearing are affected by such angular errors and without that flexible couplings to compensate for such angles errors with their corresponding space requirements or even cardan  cal shaft connections are required.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Stellantrieb mit seiner Welle gegenüber dem Befestigungsflansch oder orts­ fest montierbaren Gehäuseteil mittels eines Kreuzgelenkes schwenkbar gelagert und befestigt ist und seine Welle mit ei­ ner Zustell- oder Maschinenwelle koaxial und drehfest kuppel­ bar ist oder selbst die Zustellwelle ist. Es kann also ent­ weder eine starr durchgehende Welle oder aber eine starre Kupplung der zu verbindenden Wellen vorgesehen sein und trotz­ dem werden Winkelfehler über das Kreuzgelenk der Befestigung des Stellantriebes ausgeglichen.The solution to this problem is that the actuator with its shaft opposite the mounting flange or in place permanently mountable housing part by means of a universal joint is pivotally mounted and fastened and its shaft with egg ner delivery or machine shaft coaxial and non-rotatable dome is cash or is the delivery wave itself. So it can ent neither a rigid continuous wave or a rigid one Coupling of the shafts to be connected can be provided and despite which are angular errors about the universal joint of the attachment of the actuator balanced.

Zusätzlich kann die Welle des Stellantriebes gegenüber dem Befestigungsflansch oder ortsfesten Gehäuseteil in zwei um 90 Grad zueinander versetzten Richtungen radial verschiebbar gelagert sein. Dadurch können Exzentrizitätsfehler zwischen der Zustellwelle und der Welle des Stellantriebes problemlos und ohne Belastung für die beiderseitigen Lager ausgeglichen werden.In addition, the shaft of the actuator against the Mounting flange or stationary housing part in two Radially displaceable directions offset by 90 degrees be stored. This can cause eccentricity errors between the delivery shaft and the shaft of the actuator without any problems and balanced without stress on the mutual bearings will.

Vor allem bei Kombination dieser Maßnahmen können die exakten und präzisen Bewegungen der Antriebswelle des Stellantriebes unmittelbar auf eine Zustellwelle übertragen werden. Zweck­ mäßige Ausgestaltungen dieser Möglichkeiten zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern der beiden Wellen sind Gegenstand der An­ sprüche 3 bis 5. Dabei geben diese Ansprüche 3 bis 5 vorteil­ hafte konstruktive Ausgestaltungen vor allem bezüglich der Gelenkzapfen des Kreuzgelenkes für die Ausgleichsbewegungen von Exzentrizitätsfehlern an. Especially when combining these measures, the exact and precise movements of the drive shaft of the actuator be transmitted directly to a delivery wave. Purpose moderate configurations of these possibilities to compensate for Misalignments of the two waves are the subject of the An Proverbs 3 to 5. These claims give 3 to 5 advantage have constructive designs, especially with regard to the Joint pin of the universal joint for the compensating movements of eccentricity errors.  

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörigen Einzelheiten anhand der Zeichnung näher be­ schrieben. Es zeigtBelow 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 drehfest 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 non-rotatably coupled with the feed shaft drive 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 nach­ träglich ankuppelbar ist.However, the solution shown in Fig. 1 has the advantage that the actuator 1 can be coupled to any delivery shaft afterwards.

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 Hohlwelle 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 Bremsaggregat etwa übereinstimmende axiale Ausdehnungen haben. Je nach Platzverhältnissen könnte natürlich der Stellmotor 2 auch auf der gegenüberliegenden Seite des Getriebegehäuses 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 , ie its last gear 8 on the hollow shaft 7 and the brake 6 . This results in a compact and space-saving design overall, particularly in the case of the axially parallel and coincident orientation of the servomotor 2 , since both the motor 2 and the combined measuring and braking unit have approximately coinciding 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 via angular gear wheels by 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 ausgleichen zu können, ist der Stellantrieb 1 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 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 5 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 actuating drive 1 without any significant additional space requirement and without stressing the bearings, the actuator 1 in the exemplary embodiment according to FIG. 1 with its shaft 7 , that is to say the measuring shaft, against a mounting flange 11 - or possibly another stationary mountable housing part - pivotally mounted and fastened 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 5 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 Befestigungsflansch 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 der damit drehfest kuppelbaren Maschinen- 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 mounting flange 11 or another stationary housing part by two 90 ° offset directions ver is radially displaceably mounted, 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.

Claims (5)

1. Stellantrieb (1) mit einem Stellmotor (2), insbesondere einem mehrstufigen Untersetzungsgetriebe und einer davon angetriebenen Welle (7), wobei der Stellantrieb (1) mit seiner Welle (7) an einem Befestigungsflansch oder orts­ festen Gehäuseteil gelagert und befestigt ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (1) mit seiner Welle (7) gegenüber dem Befestigungsflansch oder ortsfesten Gehäuseteil mittels eines Kreuzgelenkes (12) schwenkbar gelagert und befestigt und seine Welle (7) mit einer Zustell- oder Maschinenwelle koaxial fest und drehfest kuppelbar ist oder selbst die Zustellwelle ist.1. actuator ( 1 ) with a servomotor ( 2 ), in particular a multi-stage reduction gear and a shaft ( 7 ) driven thereby, the actuator ( 1 ) with its shaft ( 7 ) being mounted and fastened to a fastening flange or stationary housing part, since characterized in that the actuator ( 1 ) with its shaft ( 7 ) relative to the mounting flange or stationary housing part by means of a universal joint ( 12 ) pivotally mounted and fastened and its shaft ( 7 ) with a feed or machine shaft is coaxially fixed and non-rotatably coupled or is the delivery wave itself. 2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Welle (7) gegenüber dem Befestigungsflansch oder ortsfesten Gehäuseteil in zwei um 90 Grad zueinander ver­ setzten Richtungen radial verschiebbar gelagert ist.2. Actuator according to claim 1, characterized in that its shaft ( 7 ) relative to the mounting flange or stationary housing part in two mutually offset directions by 90 degrees is radially displaceably mounted. 3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schiebeführungen für die radiale Relativbe­ wegung der Welle (7) gegenüber ihrem ortsfesten Gehäuse (10) an dem Kreuzgelenk (12) angeordnet sind.3. Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the sliding guides for the radial Relativbe movement of the shaft ( 7 ) relative to its fixed housing ( 10 ) on the universal joint ( 12 ) are arranged. 4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkzapfen (13) des Kreuzge­ lenkes (12) für eine radiale Verschiebung der Welle (7) in axialer Richtung der Gelenkzapfen (13) ein dem größt­ möglichen Verschiebeweg entsprechendes Axialspiel haben. 4. Actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hinge pin ( 13 ) of the cross joint ( 12 ) for a radial displacement of the shaft ( 7 ) in the axial direction of the hinge pin ( 13 ) has the greatest possible displacement corresponding axial play to have. 5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der aus dem Haltering (14, 15) des Kreuzgelenkes (12) für die Gelenkzapfen (13) überste­ hende Bereich, beispielsweise ein in seinem Durchmesser vergrößerter Kopf (16) des Gelenkzapfens (13), in seiner Lagerung (17) axial verschiebbar ist, wobei vorzugsweise die im radial inneren Ring (14) des Kreuzgelenkes (12) verankerten Gelenkzapfen (13) mit ihrem Überstand in dem radial äußeren Haltering (15) und die in dem radialen Ring (15) verankerten Gelenkzapfen (13) in dem das Kreuz­ gelenk (12) umschließenden Haltekörper (18) radial ver­ schiebbar sind.5. Actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that each of the retaining ring ( 14 , 15 ) of the universal joint ( 12 ) for the pivot pin ( 13 ) projecting area, for example an enlarged diameter head ( 16 ) of the hinge pin ( 13 ) in its bearing ( 17 ) is axially displaceable, preferably the hinge pin ( 13 ) anchored in the radially inner ring ( 14 ) of the universal joint ( 12 ) with its projection in the radially outer retaining ring ( 15 ) and the in the radial ring ( 15 ) anchored pivot pin ( 13 ) in which the cross joint ( 12 ) surrounding the holding body ( 18 ) are radially slidable ver.
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