DE69615223T3 - Direkt angetriebener, entlang mehreren achsen beweglicher fräskopf - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen getriebelosen Arbeitsspindelkopf für eine Fräsmaschine, die mit Motoren ausgestattet ist, die mit der Spindel und dem Spindelkopf einer solchen Maschine zum direkten Antrieb und zur Steuerung der Drehung einer solchen Spindel und eines solchen Spindelkopfes um zwei Achsen gekuppelt sind.
- Hintergrund der Erfindung
- Bei herkömmlichen mehrfunktionellen Werkzeugmaschinen, z. B. mehrfunktionellen Fräsmaschinen (vgl. z. B. US-A 5 257 883), ist die mehrachsige Bewegung und Drehung der Frässpindel und des Spindelkopfes durch entfernt angeordnete Motoren gesteuert, die Synchronriemen, Schneckenantriebe und Räder, Kegelgetriebe und Stirnrädergetriebe oder Kegelgetriebe, die funktionell mit der Spindel und dem Spindelkopf zur Rotation der Spindel und des Spindelkopfes um zwei Achsen gekuppelt sind, einzeln oder in Kombination verwenden.
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JP 63-295 143 A - Seit dem Aufkommen der Linearmotortechnik und ihrer Anwendung auf Werkzeugmaschinen werden lineare Achsen schneller angetrieben, da die Schnittgeschwindigkeiten steigen. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie erfordert das Fräsen komplexer Oberflächen, dass das Werkzeug bzgl. der zu bearbeitenden Oberfläche in einem bestimmten Winkel gehalten wird. Da sich die lineare Achse oder Kontur der maschinell bearbeiteten Oberfläche abrupt ändert, ist eine Korrekturbewegung der Drehachse unter Beibehaltung der erforderlichen Winkelbeziehung zwischen Werkzeug und bearbeiteter Oberfläche erforderlich. Wenn beispielsweise ein kastenförmiger Hohlraum mit einem Seitenwandneigungswinkel von 15° maschinell hergestellt wird, muss der Kippwinkel des Werkzeuges an jedem Viertelkreispunkt um 90° gedreht werden. Zur Vermeidung einer Verlangsamung des Fräsvorganges muss sich der Spindelkopf bei 90° mit sehr hoher Beschleunigung um die Ecke bewegen. Dies ist mit einem Getriebespindelkopf schwer zu erreichen.
- Somit besteht ein Bedarf für einen Arbeitsspindelkopf, der mit hohen Geschwindigkeiten als Reaktion auf abrupte und kontinuierliche Änderungen in der Kontur einer zu bearbeitenden Oberfläche gedreht werden kann, so dass die erforderliche Winkelbeziehung zwischen Spindelkopf und einer solchen Oberfläche beibehalten wird.
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US 4 425 818 betrifft einen mit Gelenken versehenen robotischen Manipulator mit mehreren Segmenten zwischen einer festen Basis und seinem distalen Ende. Wenigstens eines der Gelenke umfasst einen getriebelosen, drehmomentstarken Direktantriebs-Servomotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei eine der Komponenten des Servomotors an einem Antriebselement angebracht ist, das sich näher bei der festen Basis befindet, und die andere Komponente an einem angetriebenen Element angebracht ist, das sich näher bei dem distalen Ende des Arms befindet. Der in dieser Weise aufgebaute robotische Manipulator wird in Industriezweigen zum Schweißen und Zusammensetzen von Teilen, aber auch zum Beschichten usw. verwendet. - Zusammenfassung der Erfindung
- Gegenstand der Erfindung ist ein getriebeloser, direkt angetriebener Zweiachsen-Drehkopf für eine Werkzeugmaschinenspindel mit einem kardanischen Aufbau, an dem eine Spindel zur Rotation um zwei Achsen angeordnet ist, und mit einer Anordnung von Motoren, die mit dem Kardanaufbau und der Spindel zum direkten Antrieb und zur Steuerung der Drehung des Kardanaufbaus und der Spindel um die zwei Achsen gekuppelt sind.
- Die Vorrichtung besteht aus einem getriebelosen, direkt angetriebenen Zweiachsen-Drehkopf und einer Spindelbaugruppe. Der Kardanaufbau enthält eine um eine erste Achse drehbar angeordnete Gabel, die ein Paar voneinander beabstandeter Gabelarme aufweist, eine um eine zweite Achse drehbare, zwischen den Gabelarmen angeordnete Spindel, einen ersten, an die Gabel gekuppelten Motor zum direkten Antrieb und zur Steuerung der Gabeldrehung um die erste Achse und einen zweiten, an die Spindel gekuppelten Motor zum direkten Antrieb und zur Steuerung der Spindeldrehung um die zweite Achse.
- Die Gabel ist an einem Tragarm befestigt, der eine drehbare Hülse aufweist, die zu der ersten Achse konzentrisch ist und mit der Gabel zur Drehung funktionell gekuppelt ist. Der Tragarm umfasst weiterhin ein Gehäuse für den Motor. Der Motor besteht aus einem Servomotor, der in dem Gehäuse angeordnet ist und die Hülse konzentrisch zu der ersten Achse umgibt. Der Motor weist einen Rotor auf, der um die erste Achse drehbar und zu dieser konzentrisch ist und mit der Hülse zum direkten Antrieb und zur Steuerung der Drehung der Hülse um die erste Achse gekuppelt ist.
- Erfindungsgemäß umfasst jeder der Gabelarme ein hohles Gehäuse, in dem ein zweiter Motor angeordnet ist. Diese Motoren, ebenfalls Servomotoren, sind in den Gabelarm-Gehäusen konzentrisch zu der zweiten Achse angeordnet. Jeder der zweiten Motoren umfasst einen Rotor, der um die zweite Achse drehbar und konzentrisch zu dieser ist. Jeder der Rotoren ist mit gegenüberliegenden Seiten der Spindel jeweils zum direkten Antrieb bzw. zur Steuerung der Spindeldrehung um die zweite Achse gekuppelt.
- Die Direktantriebe ersetzen die herkömmlichen Getriebe und Synchronriemen, die mit der Spindel und dem Spindelkopf zur Steuerung der Drehung der Spindel und des Spindelkopfes gekuppelt waren. Durch die direkt angekuppelten Motoren lässt sich die Spindel mit hohen Geschwindigkeiten als Reaktion auf abrupte und kontinuierliche Änderungen in der Kontur der Oberfläche, die maschinell bearbeitet wird, drehen, so dass die gewünschte Winkelbeziehung zwischen Spindelkopf und einer solchen Oberfläche beibehalten wird.
- Ein weiterer Vorteil ist die durch den Fortfall der Getriebe erzielte Werkzeug-Steifigkeit. Noch ein weiterer Vorteil ist das Wegfallen des Energieverlustes, der auftritt, wenn Energie über Getriebe übertragen wird.
- Zahlreiche weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung und den anliegenden Zeichnungen verständlich.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Spindelkopfes für eine Fräsmaschine, -
2 eine perspektivische Darstellung des Spindelkopfes aus1 mit einem länglichen Tragarm zwischen oberem Motoraufbau und Gabel, -
3 eine teilweise aufgebrochene vertikale Querschnittsansicht des Tragarms und des oberen Motoraufbaus des Spindelkopfes entlang der Ebene 3-3 von2 , -
4 eine teilweise aufgebrochene vertikale Querschnittsansicht von Gabel- und Spindelaufbau des Spindelkopfes entlang der Ebene 4-4 von2 , -
5 eine Draufsicht auf den Spindelkopf von2 , -
6 eine perspektivische Ansicht der Gabel des Spindelkopfes von2 , -
7 eine teilweise geöffnete perspektivische Ansicht des Spindelgehäuses des Spindelkopfes von2 . - Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
- Die hier offenbarte Erfindung gestattet natürlich viele unterschiedliche Ausführungsformen. Gezeigt in den Zeichnungen und im Nachfolgenden ausführlich beschrieben sind die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. Selbstverständlich ist die vorliegende Offenbarung nur ein Beispiel für die Prinzipien der Erfindung und schränkt die Erfindung nicht auf die erläuterten Ausführungsformen ein.
- Zur einfacheren Beschreibung ist der erfindungsgemäße Spindelkopf hier in seiner üblichen zusammengebauten Position, wie in den beigefügten Zeichnungen beschrieben, gezeigt, und die Begriffe wie oben, unten, horizontal etc. werden hier unter Bezugnahme auf diese übliche Position verwendet.
- Einige der Figuren, die den erfindungsgemäßen Spindelkopf erläutern, zeigen strukturelle Details und mechanische Elemente, die einem Fachmann bekannt sind. Die ausführliche Beschreibung solcher Elemente ist allerdings zum Verständnis der Erfindung nicht notwendig und ist demnach hier nicht angegeben.
- Zusätzlich wird der erfindungsgemäße Spindelkopf mit bestimmten herkömmlichen Bauteilen eingesetzt, deren Details, obwohl nicht vollständig erläutert oder beschrieben, für den Fachmann, der die notwendigen Funktionen solcher Bauteile versteht, klar sind.
- Unter Bezugnahme auf
1 wird ein erfindungsgemäßer getriebeloser, direkt angetriebener Zweiachsen-Drehspindelkopf10 beschrieben. Der Kopf10 hat einen Kardanaufbau12 , der die Drehung einer darauf montierten Spindelanordnung22 um zwei Achsen, wie nachstehend beschrieben, gestattet. Der Kardanaufbau12 umfasst eine Gabel14 , die an einer mehr funktionellen Werkzeugmaschine, z. B. einer Fräsmaschine (nicht gezeigt) oder dergleichen, zur Drehung um eine erste vertikale Achse C, die zentral und in Längsrichtung durch die Gabel14 verläuft, befestigt ist. Die Gabel14 weist eine obere horizontale Basisfläche16 und zwei beabstandete längliche Gabelarme18 und20 auf, die sich von der Unterseite der Basisfläche16 und als eine Einheit hiermit vertikal senkrecht nach unten erstrecken. Die Spindelanordnung22 ist zwischen den Gabelarmen18 und20 drehbar um eine zweite horizontale Achse A, die horizontal durch die Gabelarme18 und20 verläuft, angeordnet. Sie umfasst eine längliche, in einem Spindelgehäuse26 (7 ) angeordnete Spindel24 . Ein Motor (nicht gezeigt) in Spindel24 arbeitet auf bekannte Weise unter Drehung eines Fräs- oder Schneidwerkzeuges28 , das auf einem Werkzeughalter (nicht gezeigt) gehalten wird, der in dem distalen Ende der Spindel24 befestigt ist. - Erfindungsgemäß ist eine Motoreinrichtung
30 an der oberen Basis16 der Gabel14 zum direkten Antrieb und zur Steuerung der Drehung der Gabel14 um die vertikale Achse C vorgesehen. Eine weitere Motoreinrichtung90 (4 ) ist im Inneren der Gabelarme18 und20 angeordnet und an die Spindelanordnung22 zum direkten Antrieb und zur direkten Steuerung der Drehung der Spindelanordnung22 um die horizontale Achse A gekuppelt. Das direkte Kuppeln, im Gegensatz zum ferngesteuerten Kuppeln, der Motoreinrichtungen30 und90 mit Gabel14 bzw. der Spindelanordnung22 beseitigt das Erfordernis, Getriebe zum Antrieb und zur Steuerung der Drehung von Gabel14 und Spindelanordnung22 , wie derzeit in Spindelköpfen verwendet, einzusetzen. -
2 beschreibt den Spindelkopf10 von1 , der zusätzlich einen vertikal verlaufenden länglichen zylindrischen Tragarm32 aufweist, der zwischen der Motoreinrichtung30 und der Gabel14 angeordnet ist und eine zur Achse C konzentrische Längsachse aufweist. - Wie in
3 gezeigt, umfasst der Tragarm32 eine längliche zylindrische Hülse34 , eine längliche drehbare zylindrische Innenhülse36 und eine längliche zylindrische Patrone38 , die zwischen der Außenhülse34 und der Innenhülse36 angeordnet ist. Jede der Hülsen34 ,36 und die Patrone38 besitzen Längsachsen, die zur vertikalen Achse C konzentrisch sind. Die Innenhülse36 weist zylindrische Innen- und Außenflächen37 und39 auf und ist zur Drehung um die Achse C durch Lageranordnungen40 gelagert, welche die Wälzkörper41 und Wälzlagerringe42 aufweisen. Die Wälzlagerringe42 sind an der Hülse36 und der Patrone38 fest angeordnet. - Wie in
4 gezeigt, weist die Hülse36 ein unteres ringförmiges Umfangsende44 auf, das mit der oberen Basis16 der Gabel14 gekuppelt und an dieser durch eine Vielzahl von Befestigungselementen46 befestigt ist, die sich um den Umfang und zwischen dem Ende44 und der Basis16 erstrecken. Unter Bezugnahme auf3 ist die Motoreinrichtung30 mit dem oberen Teil der Hülse36 zum direkten Antrieb und zur direkten Steuerung der Drehung der Hülse36 um die Achse C funktionell gekuppelt, und somit ist die Drehung von Gabel14 funktionell damit gekuppelt. - Wie in den
2 ,3 und5 gezeigt, umfasst der Tragarm32 ein Gehäuse48 für die Motoreinrichtung30 . Das Gehäuse48 besteht aus einem zylindrisch geformten Außenmantel50 , der um den Teil der Hülse36 und um den oberen und unteren Teil der ringförmigen, um den Umfang verlaufenden Endplatten52 und54 , die mit den Schrauben56 an den gegenüberliegenden Endflächen des Mantels50 befestigt sind, verläuft und davon beabstandet ist. Die Hülse36 ist durch eine Lageranordnung60 drehbar um das Gehäuse48 gelagert. Die Lageranordnung60 weist Kugellager61 und Lagerringe62 auf. Die Lagerringe sind an der Hülse36 und an der Umfangsinnenfläche64 der Endplatte54 befestigt. - Erfindungsgemäß weist die Motoreinrichtung
30 einen ständerfreien Servomotor31 mit hohem Drehmoment auf, der die Hülse36 konzentrisch zur Achse C umgibt und im Gehäuseinneren48 und insbesondere innerhalb des Mantels50 angeordnet ist. Der Motor31 kann ein ständerfreier Servomotor mit hohem Drehmoment sein. Zum Aufbau dieses Servomotors gehören neben anderen bekannten Bauteilen ein Stator66 , eine innerhalb des Stators angeordnete drehbare Halterung68 , ein daran befestigter Rotor70 , der zwischen der Halterung68 und dem Stator66 liegt, und eine Muffenklemme69 . Die Muffenklemme69 ist im Inneren der Halterung68 angeordnet. Sie ist funktionell gekuppelt mit der inneren Hülse36 und grenzt an diese sowie an Rotoren72 und74 an, die im Inneren des Stators66 und insbesondere im Inneren der Hülse36 liegen. Einen Antriebsschleifring71 , der an den Rotor74 angrenzt und im Inneren der Hülse36 angeordnet ist, ist mittels Befestigungselementen, wie den Schrauben82 , mit der Hülse36 gekuppelt. Die Rotoren72 und74 sind um die Achse C drehbar und zu ihr konzentrisch. - Rotor
72 umfasst zusätzlich eine Außenfläche76 , die an die Innenfläche34 der Hülse36 angrenzt, und ein Ende mit einer radial nach außen um den Umfang verlaufenden ringförmigen Schulter78 , die auf der Endfläche48 der Hülse36 aufsitzt und mit ihr gekuppelt ist. Eine Vielzahl von Befestigungselementen, wie die Schrauben80 , verlaufen durch und zwischen Schulter78 und Endfläche48 zur Kupplung und Befestigung von Rotor72 an der Hülse36 und zum direkten Antrieb und zur direkten Steuerung der Drehung von Hülse36 um die Achse C. - Während des Betriebs aktiviert eine numerische Steuerung (nicht gezeigt) der Fräsmaschine den Motor
31 und bewirkt die Drehung von Hülse36 und somit der Gabel14 . Außerdem wird während des Betriebs die Position und Geschwindigkeit des Rotors72 und der Hülse36 erfasst und über einen Winkelcodierer84 aufgezeichnet, der in dem Gehäuse48 angeordnet und mit dem Rotor72 und der numerischen Steuerung der Maschine funktionell gekoppelt ist. Die Muffenklemme69 wird verwendet, um die Innenhülse36 in einer Position festzusetzen, nachdem die Hülse36 um einen gewünschten Betrag unter Drehung der Gabel14 gedreht worden ist. - Unter Bezugnahme auf
4 umfasst die Motoreinrichtung90 Motoren92 bzw.94 , die in den Gabelarmen18 ,20 konzentrisch zur horizontalen Achse A angeordnet sind. Die Motoren92 und94 sind zum direkten Antrieb und zur Steuerung der Drehung der Spindelanordnung22 um die Achse A mit den gegenüberliegenden Seiten der Spindelanordnung22 gekuppelt. - Obwohl in
4 nicht gezeigt, ist es selbstverständlich, dass die Motoreinrichtung90 alternativ nur einen der Motoren92 und94 umfassen könnte, der in einem Gabelarm18 ,20 angeordnet ist und zum direkten Antrieb und zur Steuerung der Drehung der Spindelanordnung22 um die Achse A mit einer der Seiten der Spindelanordnung22 gekuppelt ist. Außerdem könnte die Motoreinrichtung90 auch alternativ einen der Motoren92 ,94 umfassen, der in eine erste und zweite Hälfte aufgespalten ist, die in den Gabelarmen18 bzw.20 befestigt und mit den gegenüberliegenden Seiten der Spindelanordnung22 gekuppelt sind. - Wie in den
4 und6 gezeigt, werden die Motoren92 und94 von den zylindrischen Elementen96 ,98 in den Gabelarmen18 ,20 aufgenommen. Jedes der zylindrischen Elemente96 bzw.98 umfasst innere und äußere Endflächen99 ,100 und dazwischen eine innere zylindrische Fläche101 , die ein Gehäuse für die Motoren92 ,94 definieren. - Die zylindrische Innenfläche
101 weist die zylindrischen Abschnitte102 ,104 ,106 und108 auf. Die Abschnitte102 und104 sind von einander durch eine Wand getrennt, die zwischen den Abschnitten102 und104 um den Umfang radial nach innen verläuft und eine Schulter110 definiert. Die Abschnitte104 und106 sind von einander durch eine Wand getrennt, die zwischen den Abschnitten104 und105 um den Umfang radial nach innen verläuft und eine Schulter114 definiert. Die Abschnitte106 und109 sind von einander durch eine Wand getrennt, die zwischen den Abschnitte106 und108 um den Umfang nach innen verläuft und eine Schulter118 definiert. - Jeder der Motoren
92 und94 kann auch ein ständerloser Servomotor mit hohem Drehmoment sein, der neben anderen bekannten Elementen, einen Stator120 , einen Wellenmotor122 , der im Inneren des Stators120 liegt, eine Muffenklemme124 , die im Inneren des Wellenmotors122 liegt und an ihn angrenzt, einen Dreh-Rotor126 , der im Inneren der Muffenklemme124 liegt und an sie angrenzt, und einen stationären Rotor128 , der im Inneren des Dreh-Rotors126 liegt und an ihn angrenzt, umfassen. - Erfindungsgemäß ist der Rotor
126 in jedem der Motoren92 und94 zur Rotation konzentrisch zu der horizontalen Achse A befestigt und umfasst eine radial nach innen verlaufende ringförmige Wand130 mit einem Hals132 , der sich axial nach außen erstreckt und damit eine Einheit bildet. Die Wand130 des Rotors126 von Motor92 verläuft nur teilweise radial nach innen, während die Wand130 des Rotors126 von Motor94 vollständig radial nach innen verläuft, damit sich hiermit eine Codiererwelle148 koppeln lässt. Die Motoren92 und94 sind so in den Elementen96 bzw.98 angeordnet, dass die Teile der Motoren an die zylindrische Innenfläche101 und die Schultern110 und114 hiervon angrenzen und insbesondere so, dass der Stator120 hiervon an Teil102 und Schulter110 der zylindrischen Fläche101 angrenzt. Außerdem sind die Motoren92 bzw.94 in den Elementen96 bzw.98 durch Befestigungselemente, wie Schrauben113 , befestigt, die zwischen den Motorauflagen111 an den Motoren92 bzw.94 und der Schulter114 der Elemente96 bzw.98 verlaufen. - Die Rotoren
126 der Motoren92 und94 sind mit den gegenüberliegenden Seiten des Spindelaufbau22 und insbesondere mit dem Spindelgehäuse26 , wie nachstehend beschrieben, zum direkten Antrieb und zur direkten Steuerung der Drehung des Spindelaufbaus22 und der Spindel24 um Achse A gekoppelt. - Wie in den
4 und7 gezeigt, umfasst das Spindelgehäuse26 eine zylindrische Innenfläche133 , die ein Gehäuse für die Spindel24 definiert, und eine zylindrische Außenfläche134 mit einem Paar von diametral entgegengesetzten rechteckig geformten Rotor-Montageblöcken136 und138 , die darauf als Einheit damit ausgebildet sind. Jeder der Blöcke136 und138 besitzt eine flache Außenfläche140 und eine zylindrische Öffnung142 darin, die konzentrisch mit der Achse A ausgerichtet ist und sich zwischen der Außenfläche140 der Blöcke136 und138 und der Innenfläche133 des Spindelgehäuses26 erstreckt. Der Spindelaufbau22 zwischen den Gabelarmen18 und20 ist so angeordnet und damit gekoppelt, dass die Blöcke136 bzw.138 mit den Elementen96 bzw.98 ausgerichtet sind, und insbesondere so, dass die Außenfläche140 der Blöcke136 und138 an die Innenfläche99 bzw. die Schulter118 der Elemente96 bzw.98 angrenzt. - Erfindungsgemäß ist der Rotor
126 eines jeden Motors92 bzw.94 direkt mit den Blöcken136 bzw.138 gekoppelt, so dass die ringförmige Endwand130 des Rotors126 an die Außenfläche140 der Blöcke136 bzw.138 angrenzt, und der Hals132 auf dem Rotor126 in die Öffnung142 in den Blöcken136 bzw.138 zum direkten Antrieb und zur direkten Steuerung der Drehung des Spindelaufbaus22 um Achse A eingepasst ist. Der Rotor126 der Motoren92 ,94 ist fest mit den Blöcken136 bzw.138 mit Befestigungselementen wie Schrauben144 verschraubt, die zwischen der ringförmigen Endwand130 des Rotors126 und den Blöcken136 bzw.138 verlaufen. - Während des Betriebs, beispielsweise mit Motor
31 , aktiviert eine numerische Steuerung der Fräsmaschine (nicht gezeigt) die Motoren92 und94 und bewirkt die Drehung des Rotors126 in jedem der Motoren und somit die Drehung des Spindelaufbaus22 , der direkt damit gekoppelt ist. Außerdem wird während des Betriebs die Position und Geschwindigkeit der Rotoren126 nachgewiesen und über einen Winkelcodierer148 und eine Codiererwelle146 , die an dem Hohlelement98 des Gabelarms20 befestigt sind, aufgezeichnet. Die Codiererwelle146 verläuft zwischen dem Codierer148 und der Rückseite der ringförmigen Endwand130 von Rotor126 des Motors94 , um den Codierer146 mit der Drehposition des Rotors126 zu versehen. Die Muffenklemme124 wird verwendet, um den Rotor126 der Motoren92 und94 in Position festzusetzen, nachdem der Rotor126 um einen gewünschten Betrag unter Drehung des Spindelaufbaus22 um einen gewünschten Betrag gedreht worden ist. - Erfindungsgemäß gestattet die Verwendung der Motoren, die direkt mit der Spindel und dem Spindelkopf gekoppelt sind, als Reaktion auf abrupte und kontinuierliche Änderungen in der Kontur einer zu bearbeitenden Oberfläche, die Drehung der Spindel und des Spindelkopfes zweckmäßigerweise mit hohen Geschwindigkeiten, da direkt montierte Motoren eine schnelle Beschleunigung und Abbremsung der Spindel ermöglichen, so dass die erforderliche Winkelbeziehung zwischen Spindelkopf und maschinell zu bearbeitender Oberfläche beibehalten wird.
- Außerdem ist die Verwendung von Motoren anstelle von Getrieben praktisch, vermindert die Komplexität des Spindelkopfes, stellt einen Spindelkopf mit hoher mechanischer Steifigkeit bereit und beseitigt den bei Übertragung von Energie über Getriebe auftretenden Energieverlust.
- Schließlich ist es selbstverständlich, dass zahlreiche Variationen und Modifikationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ohne Abweichung vom Schutzumfang der Ansprüche durchgeführt werden können. Es ist selbstverständlich, dass bezüglich der speziellen hier erläuterten Vorrichtung keine Einschränkung beabsichtigt oder vorgenommen werden sollte. Natürlich ist es beabsichtigt, durch die beigefügten Ansprüche sämtliche Modifikationen, wie sie in den Umfang der Ansprüche fallen, abzudecken.
Claims (4)
- Vorrichtung, die aus einem getriebelosen, direkt angetriebenen Zweiachsen-Drehkopf (
10 ) und einer Spindelbaugruppe (22 ) besteht, wobei der Drehkopf (10 ) Folgendes umfasst: eine um eine erste Achse (C) drehbar angeordnete Gabel (14 ), die ein Paar voneinander beabstandeter Gabelarme (18 ,20 ) aufweist, wobei die Spindelbaugruppe (22 ) drehbar zwischen den Gabelarmen (18 ,20 ) für eine Drehbewegung um eine zweite Achse (A) angeordnet ist; eine erste Motoreinrichtung (30 ) zum direkten Antrieb und zur Steuerung der Drehung der Gabel (14 ) um die erste Achse (C); einen Tragarm (32 ), an dem die Gabel angebracht ist, wobei der Tragarm (32 ) ein Gehäuse (48 ) für die erste Motoreinrichtung (30 ) und eine drehbare Hülse (36 ) enthält, die mit der ersten Achse (C) konzentrisch ist und mit der Gabel (14 ) funktionell verbunden ist, um sich mit ihr zu drehen; und eine zweite Motoreinrichtung (90 ) zum direkten Antrieb und zur Steuerung der Drehung der Spindelbaugruppe (22 ) um die zweite Achse (A); wobei die erste Motoreinrichtung (30 ) einen drehmomentstarken Servomotor (31 ) umfasst, der in dem Gehäuse (48 ) des Tragarms montiert ist und die Hülse (36 ) umgibt, die mit der ersten Achse (C) konzentrisch ist, wobei der Servomotor (31 ) einen Stator (66 ) und einen Rotor (70 ) enthält, wobei der Rotor (70 ) mit der Hülse (36 ) zum direkten Abtrieb und zur Steuerung der Drehung der Hülse (36 ) um die erste Achse (C) verbunden ist; wobei die zweite Motorein richtung (90 ) wenigstens einen drehmomentstarken Servomotor (92 ,94 ) umfasst, der konzentrisch mit der zweiten Achse (A) in einem hohlen zylindrischen Element (96 ,98 ) in den Gabelarmen montiert ist, das Innen- und Außenflächen (99 ,100 ) und dazwischen eine zylindrische Innenfläche (101 ) enthält, die ein hohles Gehäuse für den Servomotor (92 ,94 ) definiert, wobei der Servomotor (92 ,94 ) einen Stator (120 ) und einen Rotor (126 ) enthält, wobei der Rotor (126 ) um die zweite Achse (A) drehbar und konzentrisch ist und direkt mit einer der Seiten der Spindelbaugruppe (22 ) zum Abtrieb und zur Steuerung der Drehung der Spindelbaugruppe (22 ) um die zweite Achse (A) verbunden ist; wobei die Spindelbaugruppe (22 ) eine längliche, motorgetriebene Spindel (24 ) umfasst, die in einem Spindelgehäuse (26 ) montiert ist, wobei der Motor in der Spindel (24 ) ein Fräswerkzeug (28 ) dreht, das in einem Werkzeughalter gehalten wird, der in dem distalen Ende der Spindel (24 ) angebracht ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Motoreinrichtung (
90 ) ein Paar drehmomentstarker Servomotoren (92 ,94 ) umfasst, die konzentrisch mit der zweiten Achse (A) – einer in jeweils einem der hohlen Gabelarmgehäuse – montiert sind, wobei die Servomotoren (92 ,94 ) einen Stator (120 ) und einen Rotor (126 ) enthalten, wobei jeder der Rotoren (126 ) um die zweite Achse (A) drehbar und konzentrisch ist und direkt mit gegenüberliegenden Seiten der Spindelbaugruppe (22 ) zum Abtrieb und zur Steuerung der Drehung der Spindelbaugruppe (22 ) um die zweite Achse (A) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Spindelgehäuse (
26 ) eine Außenfläche (134 ) mit einem Paar diametral gegenüberliegender Blöcke (136 ,138 ) enthält, die mit der Außenfläche einstückig ausgebildet sind und auf das Gehäuse in den jeweiligen Gabelarmen (18 ,20 ) ausgerichtet sind, wobei der Rotor (126 ) der Servomotoren (92 ,94 ) jeweils direkt mit den Blöcken (136 ,138 ) zum Abtrieb und zur Steuerung der Drehung der Spindelbaugruppe (22 ) um die zweite Achse (A) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jeder der Rotoren (
126 ) eine radial einwärts verlaufende ringförmige Endwand (130 ) mit einem Hals (132 ) enthält, der sich axial auswärts und einstückig mit dieser erstreckt, wobei jeder der Blöcke (136 ,138 ) eine Außenfläche (140 ) und eine Öffnung (142 ) aufweist, die mittig um die zweite Achse (A) in deren Außenfläche hinein mündet, wobei die ringförmige Endwand (130 ) an dem Rotor (126 ) der Motoren jeweils gegen die Außenfläche (140 ) der Blöcke (136 ,138 ) stößt und der Hals (132 ) an dem Rotor (126 ) der Motoren jeweils in die Öffnung (142 ) der Blöcke (136 ,138 ) passt, um den Rotor (126 ) der Motoren zum direkten Abtrieb und zur Steuerung der Drehung der Spindelbaugruppe (22 ) um die zweite Achse (A) mit der Spindel zu verbinden
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