DE60010375T2

DE60010375T2 - Antriebsspindel

Info

Publication number: DE60010375T2
Application number: DE60010375T
Authority: DE
Inventors: Giancarlo Selci
Original assignee: H S D SpA; HSD SpA
Current assignee: H S D SpA; HSD SpA
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2020-06-27
Also published as: EP1065028B1; ATE265911T1; DE60010375D1; ITBO990359A1; IT1309310B1; US6472782B1; EP1065028A1; ITBO990359A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsspindel.
Auf dem Gebiet von Maschinenwerkzeugen ist es bekannt, eine Antriebsspindel zu verwenden, die ein röhrenförmiges Gehäuse; einen Elektromotor mit einer Ausgabewelle koaxial zum röhrenförmigen Gehäuse und eine werkzeugaufnehmende Spindel definierend; und Mittel zum Kühlen des elektrischen Motors, die einen Lüfter koaxial zum Gehäuse beinhalten, enthält. Die Kühlmittel und der Motor sind im röhrenförmigen Gehäuse untergebracht und das Schaufelrad ist dazu betreibbar, der Luft im röhrenförmigen Gehäuse eine im wesentlichen wendelförmige Bewegung längs des röhrenförmigen Gehäuses zu vermitteln.
Die Kühlvorrichtung der oben beschriebenen Art aus dem Stand der Technik ist nicht sehr effektiv, da aufgrund seiner wendelförmigen Bewegung der vom zugehörigen Schaufelrad erzeugte Luftstrom eine relativ kleine axiale Komponente hat und damit für relativ lange Zeit innerhalb des röhrenförmigen Gehäuses und in Kontakt mit dem zu kühlenden Elektromotor verbleibt.
FR-A-25 00 776 offenbart eine Antriebsspindel, welche ein röhrenförmiges Gehäuse, einen Elektromotor mit einer zum röhrenförmigen Gehäuse koaxialen und eine werkzeugaufnehmende Spindel definierenden Ausgangswelle; und Mittel zum Kühlen des Elektromotors, die ein zum Gehäuse koaxialen Schaufelrad beinhalten, umfasst. Das Kühlmittel und der Motor sind innerhalb des röhrenförmigen Gehäuses untergebracht und das Schaufelrad ist betreibbar, um der Luft im Inneren des röhrenförmigen Gehäuses eine im wesentlichen wendelförmige Bewegung längs des röhrenförmigen Gehäuses zu vermitteln. Das Kühlmittel beinhaltet auch einen statischen Deflektor, der durch eine Mehrzahl von Lamellen definiert ist, die sich axial außerhalb des Elektromotors zum graduellen Umwandeln der wendelförmigen Bewegung in eine im wesentlichen axiale Bewegung längs des röhrenförmigen Gehäuses erstrecken.
JP-A-06327185 offenbart eine elektrische Maschine, die ein röhrenförmiges Gehäuse; einen Elektromotor mit einer zum röhrenförmigen Gehäuse koaxialen Ausgangswelle; und Mittel zum Kühlen des Elektromotors, die ein zum Gehäuse koaxiales Schaufelrad beinhalten, umfasst. Das Kühlmittel und der Motor sind innerhalb des röhrenförmigen Gehäuses aufgenommen und das Schaufelrad ist betreibbar, um der Luft im Inneren des röhrenförmigen Gehäuses eine im wesentlichen wendelförmige Bewegung längs des röhrenförmigen Gehäuses zu vermitteln. Das Kühlmittel enthält auch einen statischen Deflektor, der durch eine Mehrzahl von Lamellen definiert ist, die sich zwischen dem Schaufelrad und dem Elektromotor erstrecken, um die wendelförmige Bewegung graduell in eine im wesentlichen axiale Bewegung längs des röhrenförmigen Gehäuses umzuwandeln.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsspindel bereitzustellen, die frei von den oben beschriebenen Nachteilen ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch Bereitstellen einer Antriebsspindel, wie in Anspruch 1 angegeben, gelöst.
Durch Umwandeln der wendelförmigen Bewegung der Luft in eine im wesentlichen axiale Bewegung längs des röhrenförmigen Gehäuses ermöglicht die Antriebsspindel gemäß der Erfindung das Erzeugen eines größeren Luftdrucks oberhalb des zu kühlenden Elektromotors und eines größeren Luftvolumens in Kontakt mit dem Elektromotor.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die eine Ausführungsform derselben durch ein nicht beschränkendes Beispiel illustrieren, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der Antriebsspindel der vorliegenden Erfindung ist; und
2 eine perspektivische Explosionsansicht eines Details von 1 ist.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Antriebsspindel allgemein als 1 bezeichnet, welche ein röhrenförmiges Gehäuse 2 beinhaltet, das in sich einen Elektromotor 3 bekannter Bauart aufnimmt, der einen Rotor beinhaltet, der mit einer Ausgangswelle 3a verzahnt ist, von der ein Teil des freien Endes eine werkzeuglagende Spindel 4 bildet, die um eine Längsachse 5 koaxial zur Welle 3a drehbar ist.
Die Spindel 4 ragt aus dem Gehäuse 2 vor und hat ein zulaufendes axiales Loch 6 zum Aufnehmen, Zentrieren und Rückhalten eines zugehörigen Werkzeugs, das vorbekannt ist und daher nicht gezeigt wird, mittels einer Kegelkupplung des kegeligen Schafts (nicht illustriert).
Die Antriebsspindel 1 beinhaltet ebenfalls eine Kühlvorrichtung 7 zum Bereitstellen eines Luftstroms, um die vom Motor 3 während des Betriebs erzeugte Wärme abzuführen.
Wie in 2 illustriert, beinhaltet die Kühlvorrichtung 7 einen Teil 8 des Gehäuses 2 am von der Spindel 4 entfernten Ende, der an seinem freien Ende durch eine Abdeckung 9 orthogonal zur Achse 5 geschlossen ist.
Eine zur Achse 5 koaxiale Manschette 11 ist im Inneren eines Endteils des Abschnitts 8 des Gehäuses 2, welches zum Motor 3 weist, aufgenommen, und sicher an einer inneren Oberfläche 12 des Teils 8 des Gehäuses 2 mittels einer Mehrzahl von radialen Klingen oder Wänden 13 befestigt. Die Wände 13 erstrecken sich parallel zur Achse 5 und sind um diese Achse 5 gleichförmig beabstandet, um so eine Mehrzahl von fixierten axialen Kanälen 15 zu definieren, die gleichförmig um die Achse 5 und längs der Oberfläche 12 verteilt sind. Die Wände 13 haben ein zum Motor 3 weisendes erstes Ende und ein zweites Ende gegenüber dem ersten Ende, das zu einer ringförmigen Endfläche 15 der Manschette 11 und in einer Ebene rechtwinklig zur Achse 5 liegend lokalisiert ist.
Die vom Endteil des Teils 8 des Gehäuses 2, den Klingen 13 und der Manschette 11 gebildete Baugruppe bildet eine Stufe 16 eines zweistufigen statischen Deflektors 17, dessen mit 18 bezeichnete andere Stufe zusätzlich zum Teil 8 des Gehäuses 2 einen innerhalb des Teils 8 des Gehäuses 2 in einer Position koaxial zur Achse 5 angeordneten röhrenförmigen Körper 19 beinhaltet. Der röhrenförmige Körper 19 ist axial durch zwei im wesentlichen zur Achse 5 orthogonale ringförmige Flächen 20 und 21 beschränkt, wobei der äußere Radius der Fläche 20 gleich dem äußeren Radius der Fläche 15 ist und die Fläche 20 in Kontakt mit der Fläche 15 angeordnet ist. Schließlich beinhaltet die Stufe 18 ebenfalls eine Mehrzahl von Wänden oder Klingen 22, die vom röhrenförmigen Körper 19 auswärts vorragen und gleichmäßig um die Achse 5 beabstandet sind und die so gekrümmt sind, dass sie zwischen sich eine Mehrzahl von Kanälen 23 zwischen dem Teil 8 des Gehäuses 2 und der äußeren Oberfläche des röhrenförmigen Körpers 19 definieren, die genauso viele sind wie die Kanäle 14 und in Bezug auf die Kanäle 14 um die Achse 5 etwas versetzt sind. Jeder Kanal 23 weist eine Achse 24 mit einem Ausgangsbereich, der zum Motor 3 weist, auf, der im wesentlichen axial in Bezug auf das Gehäuse 2 orientiert ist, und einen Einlassbereich, der zur Achse 2 geneigt ist und sich im wesentlichen längs einer Wendel koaxial zur Achse 5 erstreckt, wie später klarer erläutert wird.
Das röhrenförmige Gehäuse 19 weist eine zylindrische röhrenförmige Hülse 25 auf, die aus der Fläche 20 koaxial zur Achse 5 vorragt und gleitbar in Eingriff mit der Manschette 11 ist, an der die Hülse 25 dank eines axialen Zahns 26, der radial aus der Hülse 25 vorragt, gegen Rotation fixiert ist, und der in Eingriff mit einer entsprechenden Kerbe 27 steht, die auf der inneren Oberfläche der Manschette 11 ausgebildet ist.
Es sollte auch betont werden, dass die Hülse 25 axial innerhalb der Manschette 11 fixiert ist, vorzugsweise durch Verkleben.
Die Kühlvorrichtung 7 beinhaltet schließlich ein bekanntes Schaufelrad 28, das koaxial zur Achse 5 ist und eine zentrale Nabe 29 aufweist, die mit der Ausgangswelle 30 eines vorbekannten Elektromotors 31 verzahnt ist, der sowohl axial als auch gegenüber einer Rotation innerhalb der Hülse 25 und dem röhrenförmigen Körper 19 fixiert ist. Das Schaufelrad 28 beinhaltet eine Mehrzahl von Klingen 32, die aus der Nabe 29 auswärts ragen, die um die Achse 5 gleichförmig verteilt sind und die, wenn das Schaufelrad 28 vom Motor 31 gedreht wird, betreibbar sind, um einen wendelförmigen Luftstrom koaxial zur Achse 5 längs dem Gehäuse 2 zum Motor 3 hin und im wesentlichen parallel zum Einlassbereich 24 jedes Kanals 23 zu erzeugen.
Im Betrieb wird der Motor 31 der Kühlvorrichtung 7 betrieben, um das Schaufelrad 28 um die Achse 5 zu drehen, was das Schaufelrad 28 veranlasst, einen kühlenden Luftstrom zu erzeugen, der im wesentlichem dem wendelförmigen Muster folgt. Unter Berücksichtigung der Richtung, in der er sich längs des Gehäuses 2 zum Motor 3 bewegt, betritt dieser Luftstrom die Kanäle 23 ohne einen maßgeblichen Druckabfall und wird graduell beim Fließen durch die Kanäle 23 und 24 so abgelenkt, dass er längs einer Richtung A im wesentlichen parallel zur Achse 5 vorrückt, während er gleichzeitig die Eigenschaften eines Laminarstroms annimmt. Auf diese Weise kann, während im wesentlichen die von den Klingen 32 des Luftrads 28 vermittelte Geschwindigkeit beibehalten wird, der abgelenkte Luftstrom durch einen röhrenförmigen Hohlraum 33 hindurch gehen, der vom Gehäuse 2 extern und vom äußeren Gehäuse des Motors 3 intern definiert wird, wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem Motor 3 und der Kühlluft optimiert wird.
In einer Variante, die nicht illustriert ist, ist die Stufe 18 des statischen Deflektors 17 oberhalb des Schaufelrads 28 längs der Richtung A angeordnet.

Claims

Antriebsspindel einschließlich eines röhrenförmigen Gehäuses (2); eines Elektromotors (3) mit einer zum röhrenförmigen Gehäuse (2) koaxialen und eine werkzeugaufnehmende Spindel definierende Ausgangswelle (3a); und Kühlmittel (7) für den Motor (3), einen mit dem röhrenförmigen Gehäuse (2) koaxialen Schaufelrad (28) beinhaltend; wobei die Kühlmittel (7) und der Motor (3) innerhalb des röhrenförmigen Gehäuses aufgenommen sind und das Schaufelrad betreibbar ist, um der Luft im Inneren des röhrenförmigen Gehäuses (2) eine im wesentlichen wendelförmige Bewegung längs des röhrenförmigen Gehäuses (2) zu vermitteln; wobei die Kühlmittel (7) auch einen statischen Deflektor (17) zum graduellen Umwandeln der wendelförmigen Bewegung in eine im wesentlichen axiale Bewegung längs des röhrenförmigen Gehäuses (2) beinhalten und der statische Deflektor (17) eine erste Stufe (16) enthält, die eine Mehrzahl von sich axial längs des röhrenförmigen Gehäuses (2) erstreckenden Kanälen (14) umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass der statische Deflektor (17) ein zweistufiger statischer Deflektor ist, der weiterhin eine zweite Stufe (18) umfasst, die einen röhrenförmigen Körper (19) und eine Mehrzahl von Klingen (22) beinhaltet, die um den röhrenförmigen Körper (19) herum gleichförmig verteilt sind, und mit dem röhrenförmigen Gehäuse (2) eine Mehrzahl von weiteren festen Kanälen (23) definieren, die um den inneren Umfang des Gehäuses (2) verteilt sind; wobei jeder weitere Kanal (23) eine Achse (24) mit einem Aufnahmeteil aufweist, der im wesentlichen parallel zur zylindrischen Wendel ist, und einen Ausgangsteil, der sich im wesentlichen axial in Bezug auf das röhrenförmige Gehäuse (2) erstreckt.
Antriebsspindel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Deflektor (17) innerhalb des röhrenförmigen Gehäuses (2) zwischen dem Schaufelrad (28) und dem Motor (3) angeordnet ist.
Antriebsspindel gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie auch eine Manschette (11) umfasst, die innerhalb des röhrenförmigen Gehäuses (2) koaxial davon befestigt ist; wobei der röhrenförmige Körper (19) eine zylindrische axiale Hülse (25) aufweist, die zum Motor (3) weist und innerhalb der Manschette (11) eingepasst und in ihr eingesetzt ist.
Antriebsspindel gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (11) mit dem röhrenförmigen Gehäuse (2) durch eine Mehrzahl von radialen Schaufeln (13) verbunden ist, die gleichförmig am Umfang einer inneren Oberfläche des röhrenförmigen Gehäuses (2) verteilt sind und sich axial in Bezug auf letztere erstrecken.
Antriebsspindel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (16) zwischen der zweiten Stufe (18) und dem Motor (3) angeordnet ist.
Antriebsspindel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (14) und die weiteren Kanäle (23) umfangsmäßig zueinander versetzt sind.
Antriebsspindel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Deflektor (17) innerhalb des röhrenförmigen Gehäuses (2) lokalisiert ist und ein zweistufiger statischer Deflektor (16, 18) ist, wobei das Schaufelrad (28) zwischen den zwei Stufen (16, 18) lokalisiert ist.