DE4341166A1 - Drehantriebs-Vorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine und sie betrifft im einzelnen eine Drehantriebsvorrichtung zum Antreiben einer Hauptspindel oder einer Drehhülse, die auf die Hauptspindel aufgepaßt ist oder eine Drehantriebsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine einschließlich einer Fördervorrichtung zum linearen Bewegen eines beweglichen Wagens mit Hilfe einer Vorschubspindel-Vorrichtung oder einer Schneckenvorrichtung oder dergleichen.

Als Drehantriebsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine zum Drehen eines Werkzeuges oder eines zu bearbeitenden Werkstückes, das beispielsweise spanabhebend bearbeitet oder geschliffen werden soll, ist bisher eine Drehantriebsvorrichtung der Bauart bekannt gewesen, daß ein Spindelantriebsmotor am hinteren Ende der Hauptspindel angebracht war.

Bei einer üblichen Drehantriebsvorrichtung für die Hauptspindel nach dieser Bauart, bei der der Motor am hinteren Ende angebracht ist, ist die axiale Gesamtlange der Hauptspindel jedoch unvermeidlich vergrößert mit dem Ergebnis, daß die Außenabmessung der Werkzeugmaschine dann groß wird, wenn eine Hauptspindelvorrichtung dieser Bauart in der Werkzeugmaschine eingebaut ist. Da der Antriebsmotor für die Drehung der Hauptspindel darüber hinaus an der hinteren Seite der Hauptspindel vorgesehen ist, besteht dort ein Problem insofern, als die hintere Endseite der Hauptspindel nicht offen ist, so daß es unmöglich ist, eine Haltevorrichtung an der Hauptspindel anzubringen, beispielsweise eine Spannzange zum Halten eines Werkzeuges.

Darüber hinaus ist eine Antriebsvorrichtung für die Spindel in der Bauart eines eingebauten Motors insofern bekannt, als eine hohle Drehwelle (Hülse), an der ein Rotor aufgeschrumpft ist, an einer Hauptspindel mit Hilfe eines Keiles und zusätzlich noch mit Hilfe eines Keilringes befestigt ist. Andererseits ist ein Stator an einem Lagerkörper für die Hauptspindel befestigt, in dem die Hauptspindel drehbar gelagert ist.

Obwohl bei der oben erwähnten Spindel-Antriebsvorrichtung mit dem eingebauten Motor das Problem, daß in der Motorbauart am hinteren Ende der Spindel liegt, gelöst werden kann, da der Rotor auf der Rotorwelle aufgeschrumpft ist, wird ein zusätzlicher Bearbeitungsvorgang dazu benötigt, die Wärmeverformung zu entfernen, die nach dem Vorgang des Aufschrumpfens erzeugt worden ist. Da dann, wenn der Rotor mit einer Spulenwicklung versehen ist, unvermeidlich Wärme erzeugt wird, steigt die Temperatur der Hauptspindel an, wobei die Bearbeitungsgenauigkeit durch die Warme verschlechtert wird, die durch die Spulenwicklung erzeugt wird. Da darüber hinaus die Rotorwelle an der Hauptspindel mit Hilfe eines Keilringes befestigt ist, besteht insofern ein weiteres Problem, als daß die Reibungskupplung nicht stabil ist. In dem Fall, in dem der Rotor ein Synchronmotor ist, der aus mehreren kombinierten Permanentmagneten zusammengesetzt ist oder ein Kurzschlußläufermotor, besteht ein weiteres Problem insofern, als die höchstmögliche Drehgeschwindigkeit der Hauptspindel im Hinblick auf das Vermeiden eines Ausfalles vermindert werden muß, der durch die Zentrifugalkräfte des rotierenden Rotors hervorgerufen werden könnte. Da der Innenaufbau bei solchen Motoren der Einbau-Bauart nicht gleichmäßig ist, existiert ein weiterer Nachteil insofern, als daß der Motor nicht dynamisch ausgewuchtet werden kann, insbesondere nicht bei einer hohen Drehzahl. Schließlich sind bei einer solchen Antriebsvorrichtung mit Hilfe eines eingebauten Motors die Bauteile in der Form kompliziert und aus diesem Grunde ist eine lange Zeit dazu nötig, diese Teile zu montieren und zu demontieren, was wiederum zu einer komplizierten Wartung führt. Schließlich ist eine Spindel-Antriebsvorrichtung mit einer Hohlwelle bekannt, bei der die Hauptspindel selbst in Axialrichtung innerhalb einer Hohlwelle vorgeschoben wird und zwar durch eine Vorschubspindel, die durch einen axialen Vorschubmotor angetrieben wird. Bei dieser Spindelantriebsvorrichtung der Hohlwellen-Bauart wird die Hauptspindel andererseits durch einen außen angeordneten Hauptspindelmotor angetrieben, und zwar unabhängig von der axialen Bewegung dieser Hauptspindel. Das heißt, ein angetriebenes Zahnrad, das auf der Hohlwelle so gelagert ist, daß es nicht in axialer Richtung bewegt werden kann, ist an der Hauptspindel über einen Gleitkeil oder über Keilnuten befestigt und ein Antriebszahnrad, das durch den Hauptspindel-Motor angetrieben wird, ist mit diesem Abtriebszahnrad im Zahneingriff, das auf der Hauptspindel befestigt ist.

Da bei der oben erwähnten Spindelantriebsvorrichtung der Hohlwellen-Bauart, die mit einer Vorschubvorrichtung versehen ist, die Hauptspindel selbst in axialer Richtung durch einen axialen Vorschubmotor bewegt wird, ist es nicht nötig, die Hohlwelle vorzuschieben. Ferner ist es möglich, die Hauptspindel auf verschiedene Arten durch Kombinationen der Hauptspindel-Vorschubbewegung und der Vorschubbewegung der Hohlwelle zu bewegen. Da bei der Spindelantriebsvorrichtung der Hohlwellenbauart die Hauptspindel jedoch bei jeder ihrer axialen Vorschubstellungen durch eine äußere Antriebskraft angetrieben werden muß, muß auf der Hauptspindel eine Keilnut vorhanden sein, die lang genug ist, daß sie sich über den Vorschubhub der Hauptspindel erstreckt oder auf der Hauptspindel muß eine gleitende Übertragungsvorrichtung vorhanden sein, wie zum Beispiel eine Keilnut; dies führt dazu, daß die mechanische Festigkeit der Hauptspindel vermindert wird und daß darüber hinaus die dynamische Auswuchtung dieser Hauptspindel verschlechtert wird. Da die Hauptspindel darüber hinaus von außen angetrieben wird, ist eine zusätzliche Kraftübertragungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Zahnrad-Zug, für das Motorantriebssystem notwendig, wodurch ein Leistungsverlust in der Kraftübertragung verursacht wird. Da der axiale Vorschubmotor zum Antreiben der Vorschubspindel ferner am hinteren Ende der Hauptspindel angeordnet sein muß, besteht ein weiteres Problem insofern, als daß die axiale Länge der Hauptspindel groß ist und damit auch die Außenabmessung der Werkzeugmaschine dann, wenn eine Spindelantriebsvorrichtung dieser Bauart in die Werkzeugmaschine eingebaut ist.

Als Vorschubvorrichtung für eine Werkzeugmaschine zum linearen Bewegen eines beweglichen Wagens, beispielsweise eines Werktisches, ist insofern eine Vorschubspindelvorrichtung und eine Schneckenvorrichtung bekannt.

In bezug auf die Vorschubspindel-Vorrichtung existiert eine Bauart, bei der die Vorschubvorrichtung aus einem Fördermutternteil besteht, das an einem beweglichen Wagen befestigt ist sowie aus einer Vorschubspindel, die mit dem Fördermutternteil im Zahneingriff ist; der bewegliche Wagen wird dann linear in der axialen Richtung der Vorschubspindel bewegt, wenn diese Vorschubspindel, die mit dem Fördermutternteil im Zahneingriff ist, durch einen äußeren Motor verdreht wird, der über eine Kupplung mit der Vorschubspindel verbunden ist.

Da bei der oben erwähnten, üblichen Vorschubspindel-Vorrichtung die Vorschubspindel mit einem äußeren Motor verbunden und von ihm über eine Kupplung angetrieben wird, besteht dort ein Problem insofern, als daß die Zahl der Teile steigt. Da der äußere Antriebsmotor ferner am hinteren Ende der Vorschubspindel angebracht ist, ist das Baumaß dieser Vorrichtung groß. Wenn die Vorschubspindel und der äußere Antriebsmotor darüber hinaus nicht genau relativ zueinander ausgerichtet sind, dann werden leicht Drehschwingungen erzeugt und die Vorschubgenauigkeit des beweglichen Wagens wird dadurch verschlechtert. Wenn darüber hinaus die Abmessung der Vorschubspindel ansteigt, dann wird es wegen deren ansteigender Trägheit schwierig, die Ortsbestimmung des beweglichen Wagens mit hoher Genauigkeit zu steuern.

Es ist noch eine weitere Vorschubspindel-Vorrichtung bekannt, die sich aus einem Fördermutternteil zusammensetzt, das drehbar am beweglichen Wagen angebracht ist und einer festliegenden Vorschubspindel, die mit dem Fördermutternteil im Zahneingriff ist, wobei der bewegliche Wagen in Axialrichtung der Förderspindel dann linear bewegt wird, wenn das Fördermutternteil, das mit der Vorschubspindel im Zahneingriff steht, durch einen Motor verdreht wird, der auf dem beweglichen Wagen befestigt ist.

Da der Antriebsmotor bei der oben erwähnten Fördermuttervorrichtung auf der Seite des Fördermutternteils angeordnet ist und das Fördermutternteil darüber hinaus mit dem Antriebsmotor verbunden und von ihm angetrieben werden muß, steigt die Zahl der Bauteile unausweichlich an. Da der Antriebsmotor ferner an beweglichen Wagen befestigt ist, wird für diesen ein relativ großer Raum benötigt.

Im Fall der Schnecken-Vorrichtung setzt sich die Vorschubvorrichtung aus einer Schnecken-Zahnstange zusammen, die am beweglichen Wagen so angebracht ist, daß sie sich linear erstreckt sowie aus einer Schnecke, die mit der Schneckenzahnstange im Zahneingriff ist und der bewegliche Wagen wird dann linear längs der Richtung der Schneckenzahnstange bewegt, wenn die Schnecke, die mit der Schneckenzahnstange im Eingriff ist, durch einen äußeren Antriebsmotor angetrieben wird.

Da bei der bekannten Schnecken-Vorrichtung der äußere Antriebsmotor zum Antreiben der Schnecke getrennt an einem Ende der Schnecke längs ihrer Axialrichtung zusätzlich befestigt ist, müssen die Schnecke und die Motor-Abtriebswelle genau ausgerichtet sein und ferner wird ein relativ großer Raum zum Befestigen des äußeren Antriebsmotors benötigt.

Im Hinblick auf diese Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine anzugeben, die in ihrer axialen Länge kurz ist, deren Bauteilezahl gering ist und die in ihrem Aufbau einfach und stabil ist; ferner soll sie leicht zu montieren und zu demontieren sein, so daß sie leicht gewartet werden kann und sie soll bei hoher Drehgeschwindigkeit hervorragend auswuchtbar sein, kleine Baumaße aufweisen, ohne einen großen Raum zum Befestigen eines Motors zu benötigen und es sollen keine Kupplungen oder Kraftübertragungsvorrichtungen benutzt werden, beispielweise keine Gleitnuten oder Zahnradvorrichtungen zum Übertragen eines Drehmomentes auf die Hauptspindel, und zwar trotz der Tatsache, daß die Hauptspindel selbst in ihrer axialen Richtung bewegt wird; ferner soll keine axiale Ausrichtung zwischen einer Motorwelle und einer angetriebenen Welle, beispielsweise einer Vorschubspindel, notwendig sein. Mit anderen Worten soll die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet sein für eine Drehantriebsvorrichtung für eine Welle einer Werkzeugmaschine mit kleinen Baumaßen.

Zum Lösen der oben genannten Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, eine Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine, die ihrerseits eine Hauptspindel zum Antreiben eines Werkzeuges oder eines Werkstückes aufweist, mit einem Rotor, der integral mit der Hauptspindel selbst oder mit einer Drehhülse selbst ausgebildet ist, die auf die Hauptspindel aufgepaßt ist, wobei der Rotor magnetisch anisotrop ist; einem Stator, der längs des Außenumfangs des Rotors koaxial angeordnet ist; einer Feldwicklung, die zum Magnetisieren des Rotors in einer vorbestimmten Richtung auf den Stator aufgewickelt ist; und einer Ankerwicklung, die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den Rotor auf den Stator aufgewickelt ist.

Da bei der oben erwähnten Konstruktion der Hauptspindel-Antriebsmotor die Hauptspindel oder die Drehhülse selbst als magnetisch anisotropen Rotor aufweist, der um die Drehachse der Hauptspindel oder der Drehhülse herumgebaut ist, können die Hauptspindel oder die Drehhülse direkt durch den Hauptspindel-Antriebsmotor angetrieben und verdreht werden. Auf diese Weise ist es möglich, die axiale Länge der Hauptspindel zu verkleinern, die Verwendung eines zusätzlichen Keiles zum Befestigen des Rotors an der Hauptspindel oder der Drehhülse auszuschalten, die Zahl der Bauteile zu vermindern, die Konstruktion zu vereinfachen und eine hervorragende Montage, Demontage und Wartung zu ermöglichen.

Da der Rotor ferner magnetisch anisotrop ist, ist auf den Rotor keine Wicklung aufgewickelt, so daß durch den Rotor auch keine Wärme erzeugt wird. Demzufolge wird die Hauptspindel nicht erwärmt und sie ist aus diesem Grunde frei von einer Temperaturveränderung, was dazu führt, daß die mechanische Genauigkeit aufrechterhalten werden kann und daß aufgrund der Gleichförmigkeit des Rotors eine ausgezeichnete Auswuchtung selbst bei hohen Drehzahlen erreicht werden kann, wodurch die Höchstdrehzahl der Hauptspindel ebenfalls erhöht werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Hauptspindel relativ zum Stator in axialer Richtung beweglich angeordnet und der Stator ist so ausgebildet, daß er sich über eine Länge erstreckt, die dem Bewegungshub der Hauptspindel entspricht.

Da der Rotor integral mit der Hauptspindel oder der Drehhülse so ausgebildet ist, daß er sich über eine axiale Länge erstreckt, die dem axialen Bewegungshub der Hauptspindel oder der Drehhülse selbst dann entspricht, wenn die Hauptspindel oder die Drehhülse in ihrer axialen Richtung bewegt wird, ist der oben erwähnte Hauptspindel-Antriebsmotor so konstruiert, daß es möglich ist, die Hauptspindel oder die Drehhülse direkt anzutreiben und zwar unabhängig von der axialen Bewegung der Hauptspindel oder der Drehhülse.

Selbst wenn die Hauptspindel eine Bauart hat, bei der sie in axialer Richtung bewegt werden muß, werden demzufolge keinerlei Gleit-Übertragungsvorrichtungen benötigt, wie zum Beispiel Gleitteile, Keilnuten oder dergleichen oder Kraftübertragungsvorrichtungen wie zum Beispiel Zahnräder, um während der axialen Vorschubbewegung der Hauptspindel oder der Drehhülse ein Drehmoment vom Rotor auf die Hauptspindel oder auf die Drehhülse zu übertragen, so daß es möglich ist, die Hauptspindel mit hohem Wirkungsgrad anzutreiben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner vorgesehen, eine Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine, die ihrerseits eine Hauptspindel zum Drehen eines Werkzeuges oder eines Werkstückes aufweist, mit einem ersten Rotor, der integral mit der Hauptspindel selbst oder mit einer Drehhülse selbst ausgebildet ist, die auf die Hauptspindel aufgepaßt ist, wobei der erste Rotor magnetisch anisotrop ist; einem ersten Stator, der koaxial längs des Außenumfanges des ersten Rotors angeordnet ist; einer ersten Feldwicklung, die auf dem ersten Stator zum Magnetisieren des ersten Rotors in vorbestimmter Richtung aufgewickelt ist; einer ersten Ankerwicklung, die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den ersten Rotor auf den ersten Stator aufgewickelt ist; einem Förderschnecken-Achsabschnitt, der mit der Hauptspindel oder der Drehhülse integral ausgebildet ist; einem zweiten Rotor, der eine Fördermutter hat, die mit der Förderschneckenachse im Zahneingriff ist, wobei der zweite Rotor magnetisch anisotrop ist; einem zweiten Stator, der koaxial längs des Außenumfanges des zweiten Rotors angeordnet ist; einer zweiten Feldwicklung, die zum Magnetisieren des zweiten Rotors in vorbestimmter Richtung auf den zweiten Stator aufgewickelt ist; und einer zweiten Ankerwicklung, die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den zweiten Rotor auf den zweiten Stator aufgewickelt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hauptspindel relativ zum ersten Stator in ihrer axialen Richtung beweglich angeordnet und der erste Rotor ist so ausgebildet, daß er sich über eine Länge erstreckt, die dem Bewegungshub der Hauptspindel entspricht.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion ist der Achs-Vorschubmotor, bei dem das Fördermutternteil selbst ein magnetisch anisotroper Rotor ist, um die Vorschubspindel herumgebaut und das Fördermutternteil wird durch den Achsvorschubmotor direkt angetrieben. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Hauptspindel oder die Drehhülse axial vorwärts und rückwärts zu bewegen und zwar auf der Grundlage des Unterschiedes der Drehzahlen zwischen dem Fördermutternteil, das durch den Achsvorschubmotor angetrieben wird und der Hauptspindel und der Drehhülse, die durch den Hauptspindel-Antriebsmotor angetrieben werden.

Da die Hauptspindel oder die Drehhülse demzufolge durch den Achsvorschubmotor direkt angetrieben werden, ist des möglich, die Hauptspindel oder die Drehhülse in axialer Richtung mit hoher Genauigkeit vorzuschieben und die axiale Vorschubgeschwindigkeit der Hauptspindel oder der Drehhülse qualitativ auf der Grundlage des Unterschiedes der Umdrehungszahlen zwischen dem Achsvorschubmotor und dem Hauptspindelantriebsmotor fein einzustellen.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, eine Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine, die ihrerseits eine Fördervorrichtung hat, die sich aus einem Fördermutternteil, das an einem beweglichen Wagen befestigt ist und einer Vorschubspindel zusammensetzt, die mit dem Fördermutternteil im Zahneingriff ist, wobei der bewegliche Wagen linear in Achsrichtung der Vorschubspindel dann bewegbar ist, wenn die mit dem Fördermutternteil im Zahneingriff befindliche Vorschubspindel verdreht wird, mit einem Rotor, der integral mit der Vorschubspindel selbst ausgebildet ist, wobei der Rotor magnetisch anisotrop ist; einem Stator, der axial längs des Außenumfanges des Rotors angeordnet ist; einer Feldwicklung, die zum Magnetisieren des Rotors in vorbestimmter Richtung auf den Stator aufgewickelt ist; und einer Ankerwicklung, die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den Rotor auf den Stator aufgewickelt ist.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine, die ihrerseits eine Fördervorrichtung aufweist, die sich aus einem Fördermutternteil zusammensetzt, das drehbar an einem beweglichen Wagen angebracht ist sowie aus einer feststehenden Vorschubspindel, die mit dem Fördermutternteil im Zahneingriff steht, wobei der bewegliche Wagen in einer Axialrichtung der Vorschubspindel dann linear bewegbar ist, wenn das Fördermutternteil, das mit der Vorschubspindel im Zahneingriff steht, verdreht wird, mit einem Rotor, der integral mit dem Fördermutternteil selbst ausgebildet ist, wobei der Rotor magnetisch anisotrop ist; einem Stator, der koaxial längs des Außenumfanges des Rotors angeordnet ist; einer Feldwicklung, die zum Magnetisieren des Rotors in vorbestimmter Richtung auf den Stator aufgewickelt ist; und einer Ankerwicklung, die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den Rotor auf den Anker aufgewickelt ist.

Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine, die ihrerseits eine Fördervorrichtung hat, die sich aus einer Schneckenzahnstange zusammensetzt, die sich linear erstreckt und an einem beweglichen Wagen angebracht ist sowie aus einer Schnecke, die mit der Schneckenzahnstange im Zahneingriff ist, wobei der bewegliche Wagen längs einer Richtung linear bewegbar ist, in der sich die Schneckenzahnstange erstreckt, wenn die mit der Schneckenzahnstange im Zahneingriff stehende Schnecke verdreht wird, mit einem Rotor, der mit der Schnecke integral ausgebildet ist, wobei der Rotor magnetisch anisotrop ist; einem Stator, der koaxial längs des Außenumfanges des Rotors angebracht ist; einer Feldwicklung, die zum Magnetisieren des Rotors in vorbestimmter Richtung auf den Stator aufgewickelt ist; und einer Ankerwicklung, die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den Rotor auf den Stator aufgewickelt ist.

Da bei den oben erwähnten Konstruktionen der Motor, bei dem die Vorschubspindel oder das Fördermutternteil oder die Schneckenachse selbst als magnetisch isotroper Rotor ausgebildet sind, der jeweils um die Vorschubspindel oder das Fördermutternteil oder die Schneckenachse herum angeordnet ist, können die Vorschubspindel oder das Fördermutternteil oder die Schnecke direkt durch den Motor angetrieben werden.

Da es demzufolge nicht nötig ist, den Motor mit der Vorschubspindel und so weiter zu koppeln, kann die Zahl der Bauteile vermindert werden, die Ausrichtarbeit zwischen dem Motor und den angetriebenen Teilen, beispielsweise der Vorschubspindel und dergleichen kann entfallen und die Vorschubbewegung des beweglichen Wagens kann daher sehr genau durchgeführt werden, ohne daß aufgrund einer Fehlausrichtung zwischen den Teilen eine Drehschwingung erzeugt würde.

Da ferner für die Anordnung eines Motors kein großer Raum benötigt wird, ist es möglich, die Freiheit für die Konstruktion einer Werkzeugmaschine mit kleinen Baumaßen zu erhöhen.

Da ferner die axiale Länge der Vorschubspindel vermindert werden kann, wird deren Trägheit ebenso vermindert, so daß es möglich ist, die Stellung des beweglichen Wagens sehr genau zu steuern.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine erste Ausführungsform zeigt, bei der die Drehantriebs-Vorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine bei einer Hauptspindel angewendet ist;

Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung auf eine Hauptspindel zum Antreiben des Drehtisches einer Vertikal-Drehmaschine angewendet ist;

Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung für die Hauptspindel eines Portal-Bearbeitungszentrums angewendet ist;

Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine vierte Ausführungsform zeigt, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung bei einer Hauptspindelvorrichtung angewendet ist;

Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Querschnittsansicht, die die vierte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 4 darstellt;

Fig. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung bei einer schraubspindel-angetriebenen Zuführvorrichtung angewendet ist;

Fig. 7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine sechste Ausführungsform zeigt, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung bei einer Vorschubvorrichtung angewendet ist, die über ein Mutternteil angetrieben wird;

Fig. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine siebte Ausführungsform zeigt, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung bei einer schneckenrad-angetriebenen Zuführvorrichtung angewendet ist; und

Fig. 9 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips des Motors, der bei der Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung bei der Hauptspindelvorrichtung einer Werkzeugmaschine angewendet ist. Gemäß der Zeichnung ist eine Hauptspindel 1 mit Hilfe einer Lagerhülse 3 drehbar so gelagert, daß sie auch in deren Achsrichtung bewegbar ist. Ferner ist die Lagerhülse 3 mit Hilfe von zwei Lagern 5 drehbar in einem feststehenden Teil 7 gelagert.

Die Hauptspindel 1 ist an ihrem einen Ende (dem linken Ende in Fig. 1) mit einem Abschnitt 9 zum Befestigen eines Werkzeuges versehen und an ihrem hinteren Ende (dem rechten Ende in Fig. 1) mit einem hohlen Achsabschnitt 11. Am rechts liegenden, hohlen Achsabschnitt 11 der Hauptspindel ist eine Kugelmutter 13 angebracht. Mit dieser Kugelmutter 13 ist eine Kugelumlaufwelle 15 in Eingriff, die mit der Hauptspindel 1 koaxial verläuft. Die Kugelumlaufwelle 15 ist durch einen äußeren, nicht dargestellten Antriebsmotor verdrehbar, um die Hauptspindel 1 in ihrer Axialrichtung durch den Eingriff zwischen der Kugelmutter 13 und der Kugelumlaufwelle 15 zu verschieben.

Andererseits ist der Achsabschnitt 11 am rechten Ende der Hauptspindel selbst als magnetisch anisotroper Rotor ausgebildet, der mit magnetisch anisotropen Eigenschaften versehen ist (beispielsweise sind magnetisch anisotrope Schlitze ausgebildet). Der magnetisch anisotrope Rotor ist somit ein Teil der Hauptspindel selbst und weist die hervorragende Gleichförmigkeit deren Masse auf.

Ferner ist koaxial längs des Außenumfanges des Rotors ein Stator 19 fest angeordnet; dieser Stator liegt in einer solchen Stellung, daß er den magnetisch anisotropen Rotor 17 koaxial so umschließt, daß ein Hauptspindel-Synchronantriebsmotor 21 mit Hilfe des magnetisch anisotropen Rotors 17 und des Stators 19 gebildet ist.

Der Stator 19 ist mit einem eisernen (Magnet)Kern 19 versehen, ferner mit einer Ankerwicklung 19b und einer Feldwicklung 19c (Magnetisierungsvorrichtung) zum Magnetisieren des magnetisch anisotropen Rotors 17.

Die axiale Länge Lr des magnetisch anisotropen Rotors 17 ist so gewählt, daß sie länger ist als die axiale Länge Ls des Stators 19. Der magnetisch anisotrope Rotor 17 ist demzufolge durch den Stator 19 stets koaxial umschlossen und zwar unabhängig von der axialen Stellung der Hauptspindel 1, so daß die Konstruktion des Hauptspindel-Antriebsmotors 21 selbst dann aufrechterhalten wird, wenn die Hauptspindel 1 längs ihrer Axialrichtung bewegt worden ist. Da der Spindelantriebsmotor 21, der die Hauptspindel 1 selbst als magnetisch anisotropen Rotor 13 umfaßt, bei der oben erwähnten Konstruktion der Hauptspindel-Antriebsvorrichtung um die Achse der Hauptspindel 1 herumkonstruiert worden ist, wird die Hauptspindel 1 direkt durch diesen Spindelantriebsmotor 21 verdreht und angetrieben.

Da die axiale Länge des magnetisch anisotropen Rotors 17 ferner lang genug ausgebildet ist, um vom Stator 19 koaxial umschlossen zu werden, und zwar unabhängig von der axialen Bewegungsstellung der Hauptspindel 1, kann die Konstruktion des Spindelantriebsmotors 21 selbst dann aufrechterhalten werden, wenn die Hauptspindel 1 in irgendeine Stellung in ihrer Axialrichtung verschoben worden ist. Die Hauptspindel 1 kann durch den Spindelantriebsmotor 21 demzufolge direkt verdreht und angetrieben werden und zwar in jeder axialen Stellung der Hauptspindel 1 relativ zum Stator 19.

Es wird nun das Prinzip des synchronen Spindelantriebsmotors 21, der für die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung übernommen ist, im Zusammenhang mit Fig. 9 erläutert.

In Fig. 9 besteht der magnetisch anisotrope Rotor aus einem magnetisch anisotropen Werkstoff. Als Metall für den magnetisch anisotropen Werkstoff kann beispielsweise ein kornorientierter Silikonstahl, ein kornorientierter Nickel oder dergleichen verwendet werden. Ferner ist es möglich, den magnetisch anisotropen Rotor 17 aus einem magnetisch isotropen Werkstoff in der Form eines vorspringenden Poles herzustellen. Der magnetisch anisotrope Rotor 17, der so hergestellt worden ist, wie dies oben beschrieben ist, ist mit solchen Eigenschaften versehen, daß er in Richtung der Pfeile in Fig. 9 leicht magnetisiert werden kann, nicht jedoch in einer Richtung, die zu der Richtung der Pfeile senkrecht steht.

Bei einem synchronen Spindelantriebsmotor 21, wie er oben beschrieben ist, wird ein Dreiphasen-Wechselstrom durch die Feldwicklung 19c und die Ankerwicklung 19b so hindurchgeleitet, daß der Feldwicklungsstrom um einen vorbestimmten Phasenwinkel (beispielsweise 90°) gegenüber dem Ankerwicklungsstrom phasenverschoben ist. Da der magnetisch anisotrope Rotor 17 durch den Magnetfluß, der durch den Feldwicklungsstrom erzeugt worden ist, in der vorbestimmten Richtung magnetisiert worden ist, kann im Rotor 17 im Zusammenwirken mit dem Ankerwicklungsstrom auf der Basis der Fleming′schen Regel ein Drehmoment erzeugt werden.

Bei dem Spindelantriebsmotor 21, wie er oben beschrieben worden ist, ist es möglich, eine extrem stabile Drehung zu erzielen, da der magnetisch anisotrope Rotor 17 ohne die Verwendung irgendeines Permanentmagneten einfach im Aufbau ist und da er ferner gut ausgewuchtet ist, ohne irgendeiner magnetischen Vibration unterworfen zu sein. Da der magnetisch anisotrope Rotor 17 ferner keine Wicklung aufweist, wird durch den Rotor 17 keine Wärme erzeugt. Da der Rotor 17 ferner aus einem magnetisch anisotropen Metallwerkstoff hergestellt werden kann, kann er in jede gewünschte Form gebracht werden. Wenn er so ausgebildet ist, daß er einen kreisrunden Querschnitt hat, dann kann der magnetisch anisotrope Rotor 17 bei hohen Drehzahlen umlaufen.

Zweite Ausführungsform

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der die Drehantiebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung bei der Hauptspindel zum Antreiben eines Drehtisches einer Vertikal-Drehmaschine angewendet ist. In Fig. 2 beziehen sich die Bezugsziffern auf ähnliche Teile oder Bauteile, die dieselben Funktionen haben wie im Fall der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Gemäß Fig. 2 ist ein Drehtisch 31 mit Hilfe von mehreren Schrägrollen 33 um seine vertikale Achse drehbar auf einem Maschinenbett 35 gelagert. In der Mitte des Drehtisches 31 ist die Hauptspindel 1 (als vertikale Achse) unter Verwendung eines Keiles 37 am Drehtisch 31 befestigt. Ferner ist die Hauptspindel 1 ebenfalls im Maschinenbett 35 über ein Lager 39 gelagert. Das untere Ende der Hauptspindel 1 selbst ist als magnetisch anisotroper Rotor 17 ausgebildet.

Bei dieser zweiten Ausführungsform ist längs des äußeren Umfanges des Rotors koaxial ein Stator 19 fest angeordnet, das heißt mit einer solchen Stellung, daß er den magnetisch anisotropen Rotor so umschließt, daß durch diesen und den Stator 9 in derselben Weise, wie dies bei der ersten Ausführungsform nach der Fig. 1 der Fall ist, ein synchroner Spindelantriebsmotor 21 gebildet wird.

Da der Spindelantriebsmotor 21, der die Hauptspindel 1 selbst als magnetisch anisotropen Rotor aufweist, daher um die Achse der Hauptspindel 1 herumgebaut ist, kann die Hauptspindel 1, die am Drehtisch 31 befestigt ist, direkt durch den Spindelantriebsmotor 21 angetrieben werden.

Dritte Ausführungsform

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der die Drehantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung bei einer Hauptspindelvorrichtung für ein Portal-Bearbeitungszentrum angewendet ist. In Fig. 3 sind wiederum die Bezugsziffern beibehalten worden, die für ähnliche Teile oder Bauteile verwendet worden sind, die dieselben Funktionen haben, wie dies bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Fall ist.

Gemäß Fig. 3 wird der Sattelabschnitt 45 eines eine Drehhülse lagernden Zylinders 41 durch mehrere Ausgleichzylinder-Vorrichtungen 43 in Richtung nach oben abgestützt. Der Zylinder 41 lagert über mehrere Lager 49 eine Drehhülse 47 drehbar. Am unteren Ende des Zylinders 41, der die Drehhülse lagert, ist ein die Hauptspindel lagernder Körper 51 so angebracht, daß er mit Hilfe von zwei Lagern 53 die Hauptspindel 1 drehbar lagern kann. Die Drehhülse 47 ist ferner so auf die Hauptspindel 1 aufgepaßt, daß sie sich mit dieser zusammen dreht.

Durch die Drehhülse 47 und durch die Hauptspindel 1 hindurch erstreckt sich in axialer Richtung die Betätigungsstange 57 einer Spannzange, die am unteren Ende der Hauptspindel vorgesehen ist. Die Betätigungsstange 57 ist mit einem hydraulischen Spannzangen-Antriebszylinder 59 verbunden und wird von diesem angetrieben, der am oberen Ende der Drehhülse 47 angebracht ist.

Ferner ist am Lagerkörper 51 für die Hauptspindel eine Hilfsachse 61 vorgesehen, die mit der Hauptspindel 1 über die Kegelräder 63 und 65 so in Verbindung steht, daß sie durch die Hauptspindel 1 angetrieben wird. Die Drehhülse 47 selbst ist als magnetisch anisotroper Rotor 17 ausgebildet.

Bei dieser dritten Ausführungsform ist der Stator 19 fest und koaxial längs des äußeren Umfanges des magnetisch anisotropen Rotors 17 in einer solchen Stellung angeordnet, daß er den Rotor 17 so umschließt, daß in derselben Art und Weise wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ein synchroner Spindelantriebsmotor 21 durch den magnetisch anisotropen Rotor 17 und den Stator 19 gebildet wird. Da der Spindelantriebsmotor 21, dessen Drehhülse 47 selbst als magnetisch anisotroper Rotor ausgebildet ist, um die Achse der Drehhülse 47 herumgebaut ist, kann aus diesem Grunde die Hauptspindel 1 durch die Drehhülse 47 des Spindelantriebsmotors 21 direkt angetrieben werden.

Vierte Ausführungsform

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine vierte Ausführungsform, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung bei der Spindelvorrichtung einer Werkzeugmaschine angewendet ist. In den Fig. 4 und 5 beziehen sich dabei dieselben Bezugsziffern auf ähnliche Teile oder Bauteile, die dieselben Funktionen haben wie dies bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Fall ist.

Bei dieser Ausführungsform ist der hintere Achs-Endabschnitt 11 der Hauptspindel selbst als magnetisch anisotropter Rotor 17 ausgebildet; der Stator 19 einschließlich des magnetischen Kernes 19a, der Ankerwicklung 19b und der Feldwicklung 19c ist koaxial längs des äußeren Umfanges des magnetischen anisotropen Rotors 17 in einer solchen Stellung fest angeordnet, daß er den magnetisch anisotropen Rotor so umschließt, daß mit Hilfe des magnetisch anisotropen Rotors 17 und des Stators 19 in derselben Art und Weise wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform ein synchroner Spindelantriebsmotor 21 entsteht.

Bei dieser Ausführungsform ist die axiale Länge Lr des magnetisch anisotropen Rotors 17 so gewählt, daß sie länger ist als die Länge Ls des Stators 19. Der magnetisch anisotrope Rotor 17 ist demzufolge stets vom Rotor 19 umschlossen und zwar unabhängig von der axialen Bewegung der Hauptspindel 1, so daß die Konstruktion des Spindelantriebsmotors 21 selbst dann aufrechterhalten wird, wenn sich die Hauptspindel 1 in ihrer Axialrichtung bewegt.

Ferner ist am hinteren Ende 67 der Hauptspindel 1 ein weiterer, synchroner Achs-Vorschubmotor 77 der magnetisch anisotropen Bauart vorgesehen. Das heißt, daß am hinteren Ende 67 der Hauptspindel 1 eine Förderschneckenachse 69 ausgebildet ist (beispielsweise eine Spindelvorschub-Kugelumlaufachse), wobei ein Fördermutternteil 71 (beispielsweise eine Kugelumlaufmutter) mit der Förderschneckenachse 69 im Eingriff ist.

Das Fördermutternteil 71 ist selbst als weiterer, magnetisch anisotroper Rotor 73 ausgebildet, der mit magnetisch anisotropen Eigenschaften versehen ist (beispielsweise sind magnetisch anisotrope Schlitze ausgebildet).

Ferner ist ein weiterer Stator 75 koaxial längs des Außenumfangs des magnetisch anisotropen Rotors fest angeordnet, das heißt, in einer solchen Stellung, daß er den magnetisch anisotropen Rotor 73 (das heißt, das Fördermutternteil 71) so umschließt, daß ein zusätzlicher, Achs-(Spindel)Vorschubmotor 75 mit Hilfe des magnetisch anisotropen Rotors 73 und des Stators 75 gebildet wird.

Der Stator 75 ist mit einem eisernen (Magnet-)Kern 75a versehen sowie mit einer Ankerwicklung 75b und einer Feldwicklung 75c (Magnetisierungsvorrichtung) zum Magnetisieren des magnetisch anisotropen Rotors 73.

Da bei der oben erwähnten Konstruktion der Spindel-Antriebsvorrichtung der Spindelantriebsmotor 21, bei dem die Hauptspindel 1 selbst als magnetisch anisotroper Rotor ausgebildet ist, um die Achse der Hauptspindel 1 herumgebaut ist, kann diese Hauptspindel 1 durch den Spindelantriebsmotor 21 direkt angetrieben und verdreht werden. Ferner kann das Fördermutternteil 71 durch den Achsvorschubmotor 77 direkt angetrieben werden, bei dem wiederum das Fördermutternteil 71 selbst als magnetisch anisotroper Rotor 73 wirkt.

Wenn der Spindelantriebsmotor 21 und der Achsvorschubmotor 77 beide in derselben Drehrichtung und mit derselben Drehzahl umlaufen, dann läuft nur die Hauptspindel 1 um, ohne in ihrer Axialrichtung bewegt zu werden, da die Förderschneckenachse 69 und das Fördermutternteil 71 relativ zueinander nicht verdreht bzw. verschoben werden.

Wenn der Achsvorschubmotor 77 in derselben Richtung verdreht wird wie der Hauptspindelmotor 21, jedoch bei einer geringeren Drehzahl wie dieser, dann wird die Hauptspindel 1 durch zwei Drehkräfte von den beiden Synchronmotoren 21 und 77 nach vorne verschoben (nach links in Fig. 4), da die Förderschneckenachse 69 relativ zum Fördermutternteil 71 durch Drehung nach vorne verschoben wird; dies wird als Spindelvorschub nach vorne bezeichnet.

Wenn im Gegensatz dazu der Achsvorschubmotor 77 in derselben Richtung wie der Spindelantriebsmotor 21, jedoch mit einer höheren Drehzahl als dieser umläuft, dann wird die Hauptspindel 1 durch die beiden Drehkräfte der beiden Synchronmotoren 21 und 77 umgekehrt verschoben (in Fig. 4 nach rechts), da die Förderschneckenachse 69 relativ zum Fördermutternteil 71 durch Drehung in umgekehrter Richtung verschoben wird; dies wird als ein rückwärts gerichteter Spindelvorschub bezeichnet.

Die Vorschubgeschwindigkeit der Hauptspindel 1 kann auf der Basis des Unterschiedes der Drehgeschwindigkeit zwischen dem Achsvorschubmotor 77 und dem Spindelantriebsmotor 21 quantitativ fein eingestellt werden.

Bei dieser Ausführungsform ist ferner die Bewegungsvorrichtung für die Spindel, die sich sowohl aus dem Achsvorschubmotor 77 als auch aus dem Spindelantriebsmotor 21 zusammensetzt, gemeinsam für die Hauptspindel 1 vorgesehen. Ohne darauf beschränkt zu sein, ist es jedoch auch möglich, diese beiden Motoren 77 und 21 für eine Drehhülse vorzusehen, die auf der Hauptspindel in derselben Weise wie oben beschrieben, aufgepaßt ist.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung bei einer Vorschubvorrichtung angewendet ist, die sich aus einem Mutternteil und einer Vorschubspindel zusammensetzt. In Fig. 6 ist eine Vorschubspindel 81 mit Hilfe von zwei Lagern 83 jeweils an ihren beiden Enden drehbar an einem feststehenden Teil 85 gelagert. An einem beweglichen Wagen 87 ist ein Fördermutternteil 89 befestigt, das mit der Vorschubspindel 81 im Eingriff ist.

Wenn sich die Vorschubspindel 81 dreht, dann kann auf diese Weise der bewegliche Wagen 87 in Axialrichtung der Vorschubspindel bewegt werden, das heißt, sowohl nach rechts als auch nach links in Fig. 6 aufgrund des Eingriffes zwischen der Vorschubspindel 81 und des Fördermutternteils 89.

Der Endabschnitt 91 der Vorschubspindel 81 ist selbst als magnetisch anisotroper Rotor 93 ausgebildet, der mit magnetisch anisotropen Eigenschaften versehen ist (beispielsweise sind magnetisch anisotrope Schlitze ausgebildet).

Ferner wird koaxial längs des Außenumfanges des Rotors 93 ein Stator 97 durch ein Stützteil 95 fest abgestützt, das heißt in einer solchen Stellung, daß er den magnetisch anisotropen Rotor so umschließt, daß durch den magnetisch anisotropen Rotor 93 und den Stator 97 ein Antriebsmotor 99 für die Vorschubspindel gebildet wird.

Der Stator 95 ist mit einem eisernen (Magnet)Kern versehen sowie mit einer Ankerwicklung und einer Feldwicklung (Magnetisierungsvorrichtung) zum Magnetisieren des magnetisch anisotropen Rotors 93.

Da bei der oben beschriebenen Konstruktion der Antriebsmotor 99 für die Vorschubspindel die Vorschubspindel 81 selbst als magnetisch anisotropen Rotor 93 verwendet, der um die Achse der Vorschubspindel 81 herumgebaut ist, kann diese Vorschubspindel 81 durch den Antriebsmotor 99 direkt angetrieben werden, so daß der bewegliche Wagen 87 in Richtung nach links und rechts in Fig. 6 bewegt werden kann.

Sechste Ausführungsform

Fig. 7 zeigt eine sechste Ausführungsform, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung bei einer Vorschubvorrichtung angewendet ist, die aus einer Vorschubspindel und einem Mutternteil besteht. In Fig. 7 werden für ähnliche Teile oder Bauteile, die dieselben Funktionen haben wie im Fall der Ausführungsform nach Fig. 6, die gleichen Bezugsziffern verwendet.

Gemäß Fig. 7 ist eine Vorschubspindel 81 mit Hilfe von zwei Halteteilen 101 jeweils an ihren beiden Enden fest an einem festen Seitenteil 85 abgestützt. Das heißt, die Vorschubspindel 81 ist am festen Seitenteil 85 fest angebracht.

Ferner ist am beweglichen Wagen 87 ein Lagergehäuse 103 angebracht und in diesem Lagergehäuse 103 ist mit Hilfe von zwei Lagern 105 ein Fördermutternteil 89 drehbar gelagert.

Wenn das Fördermutternteil 89 verdreht wird, dann kann mithin der bewegliche Wagen 87 in Axialrichtung der Vorschubspindel 81 bewegt werden, das heißt, sowohl nach rechts als auch nach links in Fig. 7 auf der Grundlage des Eingriffes zwischen der Vorschubspindel 81 und dem Fördermutternteil 89.

Das Fördermutternteil 89 ist selbst als magnetisch anisotroper Rotor 107 ausgebildet, der mit magnetisch anisotropen Eigenschaften versehen ist (beispielsweise sind magnetisch anisotrope Schlitze ausgebildet).

Ferner ist ein Stator 109 koaxial längs des Außenumfangs des magnetisch anisotropen Rotors 107 fest abgestützt, das heißt in einer solchen Stellung, daß er den Rotor 107 umschließt, so daß mit Hilfe des magnetisch anisotropen Rotors 107 und des Stators 109 ein synchroner Antriebsmotor für das Fördermutternteil 89 gebildet wird.

Bei dieser Ausführungsform ist der Stator 109 mit einem eisernen (Magnet)Kern versehen sowie mit einer Ankerwicklung und einer Feldwicklung (Magnetisierungsvorrichtung) zum Magnetisieren des magnetisch anisotropen Rotors 107.

Da bei der oben beschriebenen Konstruktion der Antriebsmotor 111 für die Fördermutter selbst als magnetisch anisotroper Rotor ausgebildet ist, der um die Achse des Fördermutternteiles 89 herumgebaut ist, kann dieses Fördermutternteil 89 durch den Antriebsmotor 111 direkt angetrieben werden, so daß der beweglich Wagen 87 in Fig. 7 nach rechts und links bewegt werden kann.

Siebte Ausführungsform

Fig. 8 zeigt eine siebte Ausführungsform, bei der die Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung bei einer Vorschubvorrichtung angewendet ist, die sich aus einer Schnecken-Zahnstange und einer Schnecke zusammensetzt. In Fig. 8 werden für ähnliche Teile oder Bauteile, die dieselben Funktionen haben wie im Fall der Ausführungsform nach Fig. 6, dieselben Bezugszeichen verwendet.

Gemäß Fig. 8 ist an der Unterseite eines beweglichen Wagens 87 eine Schnecken-Zahnstange 113 mit kreisbogenförmigem Querschnitt so befestigt, daß sie sich in Axialrichtung des Wagens 87 erstreckt. Ferner ist eine Schnecke 117 auf einem feststehenden Seitenteil 85 mit Hilfe von zwei Lagern 115 drehbar gelagert. Die Schnecke 117 ist mit der Schnecken-Zahnstange 113 im Zahneingriff.

Wenn die Schnecke 117 um ihre eigene Achse verdreht wird, dann kann mithin der bewegliche Wagen 87 in der Richtung bewegt werden, in der sich die Schnecken-Zahnstange 113 erstreckt, das heißt nach rechts und links in Fig. 8 auf der Grundlage des Eingriffes zwischen der Schnecke 117 und der Schnecken-Zahnstange 113.

Ein Achsabschnitt 119 der Schnecke 117 ist selbst als magnetisch anisotroper Rotor 121 ausgebildet, der mit magnetisch anisotropen Eigenschaften versehen ist (beispielsweise sind magnetisch anisotrope Schlitze ausgebildet). Ferner ist mit Hilfe eines Stützteiles 123 koaxial längs des Außenumfangs des magnetisch anisotropen Rotors 121 ein Stator 125 fest in einer solchen Stellung abgestützt, daß er den Rotor 121 umschließt, so daß ein Synchronmotor 127 zum Antreiben der Schnecke durch den magnetisch anisotropen Rotor 121 und den Stator 125 gebildet wird.

Bei dieser Ausführungsform ist der Stator 125 mit einem eisernen (Magnet)Kern versehen sowie mit einer Ankerwicklung und einer Feldwicklung (Magnetisierungsvorrichtung) zum Magnetisieren des magnetisch anisotropen Rotors 121.

Da bei der oben erwähnten Konstruktion bei dem Antriebsmotor 127 für die Schnecke der Achsabschnitt 119 der Schnecke 117 selbst als magnetisch anisotroper Rotor 121 um die Achse des Achsabschnittes 119 der Schnecke herumgebaut ist, kann die Schnecke 117 durch den Antriebsmotor 127 für die Schnecke direkt so angetrieben werden, daß der bewegliche Wagen 87 in Fig. 8 nach rechts und links bewegt werden kann.

Die oben erwähnte Konstruktion der Vorschubvorrichtung, die sich aus einer Schnecke und einer Schneckenzahnstange zusammensetzt, kann ferner in derselben Weise auf eine Vorschubvorrichtung angewendet werden, die sich aus einem Ritzel und einer Zahnstange zusammensetzt. Das heißt, in dem Fall, daß sich die Vorschubvorrichtung aus einem Ritzel und einer Zahnstange zusammensetzt, ist die Zahnstange an der Unterseite des beweglichen Wagens angebracht; der Achsabschnitt des Ritzels, das seinerseits mit der Zahnstange im Eingriff ist, ist als magnetisch anisotroper Rotor ausgebildet; und ein Statur ist fest in einer solchen Stellung angeordnet, daß er den magnetisch anisotropen Rotor umschließt.

Obwohl die Erfindung in der obigen Beschreibung in ihren besonderen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Für Fachleute ist es selbstverständlich, daß die vorangegangene Beschreibung lediglich bevorzugte Ausführungsformen der offenbarten Vorrichtung erläutert und daß verschiedene Veränderungen und Abweichungen bei der Erfindung durchgeführt werden könnten, ohne vom Geist und dem Schutzumfang abzuweichen.

Claims (7)

1. Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine, die ihrerseits eine Hauptspindel (1) zum Antreiben eines Werkzeuges oder eines Werkstückes aufweist, mit

• - einem Rotor (17), der integral mit der Hauptspindel (1) selbst oder mit einer Drehhülse (47) selbst ausgebildet ist, die auf die Hauptspindel (1) aufgepaßt ist, wobei der Rotor (17) magnetisch anisotrop ist;
• - einem Stator (19), der längs des Außenumfangs des Rotors (17) koaxial angeordnet ist;
• - einer Feldwicklung (19c), die zum Magnetisieren des Rotors (17) in einer vorbestimmten Richtung auf dem Stator (19) aufgewickelt ist; und
• - einer Ankerwicklung (19b), die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den Rotor (17) auf dem Stator (19) aufgewickelt ist.

2. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hauptspindel relativ zum Stator (19) in ihrer Axialrichtung bewegbar angeordnet ist und wobei der Rotor (17) so ausgebildet ist, daß er sich über eine Länge erstreckt, die einem Bewegungshub der Hauptspindel (1) entspricht.

3. Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine, die ihrerseits eine Hauptspindel (1) zum Drehen eines Werkzeuges oder eines Werkstückes aufweist, mit

• - einem ersten Rotor (17), der integral mit Hauptspindel (1) selbst oder mit einer Drehhülse (47) selbst ausgebildet ist, die auf die Hauptspindel (1) aufgepaßt ist, wobei der erste Rotor (17) magnetisch anisotrop ist;
• - einem ersten Stator (19), der koaxial längs Außenumfanges des ersten Rotors (17) angeordnet ist;
• - einer ersten Feldwicklung (19c), die auf dem ersten Stator (19) zum Magnetisieren des ersten Rotors (17) in vorbestimmter Richtung aufgewickelt ist;
• - einer ersten Ankerwicklung (19b), die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den ersten Rotor (17) auf dem ersten Stator (19) aufgewickelt ist;
• - einem Förderschnecken-Achsabschnitt (69), der mit der Hauptspindel (1) oder der Drehhülse (47) integral ausgebildet ist;
• - einem zweiten Rotor (73), der eine Fördermutter (71) hat, die mit dem Förderschneckenachsabschnitt (69) im Zahneingriff ist, wobei der zweite Rotor (73) magnetisch anisotrop ist;
• - einem zweiten Stator (75), der koaxial längs des Außenumfanges des zweiten Rotors (73) angeordnet ist;
• - einer zweiten Feldwicklung (75c), die zum Magnetisieren des zweiten Rotors (73) in vorbestimmter Richtung auf dem zweiten Stator (75) aufgewickelt ist; und
• - einer zweiten Ankerwicklung (75b), die zum Aufbringen einer Drehkraft auf dem zweiten Rotor (73) auf den zweiten Stator (75) aufgewickelt ist.

4. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Hauptspindel (1) relativ zum ersten Stator (19) in ihrer Axialrichtung bewegbar angeordnet ist und wobei der erste Rotor (17) so ausgebildet ist, daß er sich über eine Länge erstreckt, die dem Bewegungshub der Hauptspindel (1) entspricht.

5. Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine, die ihrerseits eine Fördervorrichtung hat, die sich aus einem Fördermutternteil (89), das an einem beweglichen Wagen (87) befestigt ist und einer Vorschubspindel (81) zusammensetzt, die mit dem Fördermutternteil (89) im Zahneingriff ist, wobei der bewegliche Wagen (87) linear in Achsrichtung der Vorschubspindel (81) dann bewegbar ist, wenn die mit dem Fördermutternteil (89) im Zahneingriff befindliche Vorschubspindel (81) verdreht wird, mit

• - einem Rotor (93), der integral mit der Vorschubspindel (81) selbst ausgebildet ist, wobei der Rotor (93) magnetisch anisotrop ist;
• - einem Stator (97), der axial längs des Außenumfangs des Rotors (93) angeordnet ist;
• - einer Feldwicklung, die zum Magnetisieren des Rotors (93) in vorbestimmter Richtung auf dem Stator (97) aufgewickelt ist; und
• - einer Ankerwicklung, die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den Rotor (93) auf dem Stator (97) aufgewickelt ist.

6. Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine, die ihrerseits eine Fördervorrichtung aufweist, die sich aus einem Fördermutternteil (89) zusammensetzt, das drehbar an einem beweglichen Wagen (87) angebracht ist sowie aus einer feststehenden Vorschubspindel (81), die mit dem Fördermutternteil (89) im Zahneingriff steht, wobei der bewegliche Wagen (87) in einer Axialrichtung der Vorschubspindel dann linear bewegbar ist, wenn das Fördermutternteil (89), das mit der Vorschubspindel (81) im Zahneingriff steht, verdreht wird, mit

• - einem Rotor (107), der integral mit dem Fördermutternteil (89) selbst ausgebildet ist, wobei der Rotor (107) magnetisch anisotrop ist;
• - einem Stator (109), der koaxial längs des Außenumfanges des Rotors (107) angeordnet ist;
• - einer Feldwicklung, die zum Magnetisieren des Rotors (107) in vorbestimmter Richtung auf dem Stator (109) aufgewickelt ist; und
• - einer Ankerwicklung, die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den Rotor (107) auf dem Anker (109) aufgewickelt ist.

7. Drehantriebsvorrichtung für die Welle einer Werkzeugmaschine, die ihrerseits eine Fördervorrichtung hat, die sich aus einer Schneckenzahnstange (113) zusammensetzt, die sich linear erstreckt und an einem beweglichen Wagen (87) angebracht ist sowie aus einer Schnecke (117), die mit der Schneckenzahnstange (113) im Zahneingriff ist, wobei der bewegliche Wagen (87) längs einer Richtung linear bewegbar ist, in der sich die Schneckenzahnstange (113) erstreckt, wenn die mit der Schneckenzahnstange (113) im Zahneingriff stehende Schnecke (117) verdreht wird, mit

• - einem Rotor (121), der mit der Schnecke (117) integral ausgebildet ist, wobei der Rotor (121) magnetisch anisotrop ist;
• - einem Stator (125), der koaxial längs des Außenumfanges des Rotors (121) angebracht ist;
• - einer Feldwicklung, die zum Magnetisieren des Rotors (121) in vorbestimmter Richtung auf dem Stator (125) aufgewickelt ist; und
• - einer Ankerwicklung, die zum Aufbringen einer Drehkraft auf den Rotor (121) auf dem Stator (125) aufgewickelt ist.