DE4112350A1 - Kugelrollspindellaeufer-motor - Google Patents

Description

Bei dem hier vorgestellten Kugelrollspindelläufer-Motor in Folge KRSL-Motor genannt, handelt es sich um Drehstrommotoren, bei denen statt einer Ankerwelle, eine oder zwei Kugelrollspindelmuttern im Anker eingepreßt oder wie in Fig. 1 eingeflanscht sind. Die Gehäuse der Spindelmuttern sind so gefertigt, daß sie gleich­ zeitig als Aufnahme für die Kugel- oder Kegelrollenlagerung des Ankers geeignet sind. Zweck dieser Konstruktion ist, kritische Drehzahlbereiche sich drehender Spindeln, z. B. im Werkzeugmaschinen mit langen Verfahrwegen, gänzlich auszu­ schließen. Erklärend gesagt, die Spindel (9), auf der der KRSL-Motor sitzt, muß fest am Maschinenständer angebracht sein, ja sie kann sogar ähnlich einem Seil, mit beidseitigen Spanngewinden (10), straff, auf Zug, gespannt sein und muß zusätzlich mittels Paßfedern beidseitig gegen Verdrehen gesichert werden. Der Anker des KRSL-Motors als Spindelmutter wird beim Einsetzen seiner Drehbe­ wegung das Motorgehäuse (3) axial auf der Spindel verschieben. Fahrende Maschinenteile, wie Bohr- und Fräseinheiten, an denen der KRSL-Motor ange­ schraubt ist, werden so verfahren und positioniert. Der Vorteil ist eindeutig daran zu erkennen, daß die Spindel still steht, während sich nur der Anker im KRSL-Motor dreht und über die spielfreie Lagerung desselben die fahrenden Maschinenteile mitnimmt. Weil keine Drehbewegung der Spindel erforderlich ist, kann diese wesentlich länger oder im Durchmesser kleiner gehalten werden. An Werkzeugmaschinen oder Holzbearbeitungsmaschinen können somit problemlos sehr viele längere Verfahrwege erreicht werden, ohne daß auf hohe Eilgang­ geschwindigkeiten verzichtet werden muß, wie das bei langen drehenden Spindeln der Fall wäre. Die Spindel kann, da sie kein Lager axial belastet, bis nahe an die Streckgrenze gespannt werden, somit ist die Länge der Spindel mehr eine Frage der Zugfestigkeit des Materials und nicht eine Frage der kritischen Drehzahl. Natürlich ergeben sich mit dem KRSL-Motor noch andere Vorteile. So ist z. B. kein Kupplungselement oder Zahnriementrieb erforderlich. Der Drehgeber oder Winkelcodierer des Drehstromservomotors in KRSL-Ausführung kann direkt zu Positionierzwecken mitverwendet werden, wenn die Genauigkeit der Kugelroll­ spindel ausreicht. Die Genauigkeit der Spindel wird nicht durch Lagererwärmung oder Erwärmung durch Schwingbewegungen beeinträchtigt. Folglich kann in vielen Fällen auf ein lineares Meßsystem verzichtet werden. Auch sind die Reibungswerte in der Spindelmutter weit geringer, so daß längere Standzeiten des Spindeltriebes zu erwarten sind. Ferner wäre es möglich, die magnetischen Kräfte des Motorankers so zu nutzen, daß die Spindelmuttern durch gegenläufiges Verdrehen spielfrei gehalten werden. Eine Untersetzung zwischen Motor und Spindeltrieb könnte durch einen Planetensatz geschaffen werden, ist aber nicht Sinn dieser Erfindung. Der eigentliche Vorteil liegt in der direkten Kraftübertragung. Grobe Drehzahlschritte werden über die Polpaarzahl des Motors erreicht, die feine Regelung des Antriebes erfolgt über einen Servoverstärker. Es muß in Betracht gezogen werden, daß weniger Masse beschleunigt und abgebremst wird, da die relativ schwere Spindel ruht. Nachteil dieses Direktantriebes ohne Unter­ setzung ist der größere Leistungsbedarf des Motors, was aber bei der heutigen Leistungselektronik weitgehend überbrückt werden kann.

Bezugsziffern

 1 linker Lagerdeckel
 2 Statorwicklung
 3 Motorgehäuse
 4 Stator-Blechpaket
 5 rechtes Lagerschild
 6 eventl. Flanschausführung
 7 Lager-Verschlußdeckel
 8 Vierpunktlager
 9 Kugelrollspindel
10 Spindel-Feststellgewinde
11 Lager-Einstellmutter mit Sicherungsring
12 Spindelmutter-Flansch
13 Spindelmutter (Kugelgewindetrieb)
14 Motorfuß
15 Anker
16 Drehgeber/Winkelcodierer

Claims (6)

1. Kugelrollspindelläufer-Motor als Positionier- und Linearantrieb für Werkzeug­ maschinen, Holz- und Metallbearbeitungsmaschinen, Positionier- und Linear­ antrieb in Handhabungsgeräten, Robotern und anderen Maschinen bei denen es auf hohe Genauigkeit und größere Verfahrwege ankommt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spindel ruht, während der als Spindelmutter ausgebildete Anker/Läufer des E-Motors durch seine Drehbewegung eine Linearbewegung des Motors bewirkt.

2. Kugelrollspindelläufer-Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anker/Läufer des E-Motors, eine oder mehrere Spindelmuttern eingebaut sind.

3. Kugelrollspindelläufer-Motor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Ankers/Läufers über die Spindelmuttern erfolgt.

4. Kugelrollspindelläufer-Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugspindel direkt durch den Anker/ Läufer des E-Motors führt.

5. Kugelrollspindelläufer-Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Spindelmuttern durch gegen­ läufiges Verdrehen spielfrei zur Spindel eingestellt werden können.

6. Kugelrollspindelläufer-Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Unter-/Übersetzung die Drehzahl der Spindelmutter von der des Ankers/Läufers abweichen kann.