DE7336122U - Electronically controllable electrohydraulic stepper motor for driving machine parts to be moved step by step - Google Patents
Electronically controllable electrohydraulic stepper motor for driving machine parts to be moved step by stepInfo
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Description
Elektronisch ansteuerbarer elektrohydraulischer Schrittmotoi zum Antrieb von schrittweise zu bewegenden Maschinenteilen.Electronically controllable electrohydraulic stepping motor for driving machine parts to be moved step by step.
Die Neuerung betrifft einen elektronisch ansteuerbaren Schrittmotor zum Antrieb von schrittweise zu bewegenden Maschinenteilen wie Teilapparate,.Vorschubgeräte etc., bestehend aus einem elektrischen Teil (elektronisch ansteuerbarer Schrittmotor) und einem hydraulischen Teil (hydraulischer Drehmomentverstärker/hydraulischer Motor und steuerbares Ventil).The innovation concerns an electronically controllable stepper motor For driving machine parts that are to be moved step by step, such as dividers, feed units, etc., consisting of an electrical part (electronically controllable stepper motor) and a hydraulic part (hydraulic torque booster / hydraulic Motor and controllable valve).
Insbesondere im Werkzeugmaschinenbau ist es oftmals erforderlich, Maschinenbeile und Werkstücke (Materialbänder, Platinen etc.) intermittierend um einen bestimmten Weg oder Winkel zu verschieben bzw. zu verdrehen.In machine tool construction in particular, it is often necessary to remove machine axes and workpieces (material strips, blanks etc.) to shift or twist intermittently by a certain distance or angle.
Diese Forderung wurde früher durch sogenannte mechanische Schrittschaltwerke mit Schaltgetriebe gelöst. Durch des laufende Abbremsen und Beschleunigen des Schaltgetriebes stellte sich insbesondere bei hohen Schrittzahlen pro Zeiteinheit nach einer verhältnismässig kurzen Arbeitszeit ein Verschleiß ein, der zwangsläufig zu Ungenauigkeiten führen musste.This requirement was previously solved by so-called mechanical stepping mechanisms with manual transmission. Through the current Braking and accelerating the gearbox was particularly evident when there were high numbers of steps per unit of time After a relatively short working time, wear and tear would inevitably lead to inaccuracies.
Um hier eine Besserung su erzielen ist man in neuerer Zeit dazu übergegangen, elektrische Schrittmotoren einzusetzen, die sich als ein ideales Antriebselement anboten. Nachdem die Schrittmotoren bereits seit einiger Zeit bei VJerkzeugmaschinen zur Positionierung von Werkstücken mit Erfolg eingesetzt waren, haben sie sich auch als Antrieb beispielsweise für Teilapparate und Vorschubgeräte bewährt.In order to achieve an improvement here, one has recently switched to using electric stepper motors, which offered themselves as an ideal drive element. After the stepper motors were used for some time in VJerkzeugmaschinen for positioning of workpieces with success, they have proven si ch as a drive, for example, dividing heads and feeders.
Ein wesentlicher Vorteil des Schrittmotors als Antrieb für Positioniervorcjänge ergibt sich dadurch, dass der Schrittmotor in der Lage ist, eine vorgegebene Anzahl von SchrittenA major advantage of the stepper motor as a drive for positioning operations results from the fact that the stepper motor is able to take a predetermined number of steps
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exakt auszuiühf-efi-, --'oaurcn auf eine Weg- oder Winkelmesseinrichtunc] zur Kontrolle des Iat-Wertes verzichtet werden kann.exactly to be executed on a distance or angle measuring device to check the Iat value can be dispensed with.
Ein Schrittmotor unterscheidet sich dabei im wesentlichen von ei nem Schrittschaltwerk, welches eine mechanische Rastung aufweist und durch elektrische Impulse auf einen Magneten mechanisch weitergedreht- v:ird, dadurch, dass er eine elektromagnetische "Rastung" aufweist, die ihn in seiner augenblicklichen Lage dadurch festhält, dass eine bestimmte Wicklung oder eine Wicklungsgruppe erregt wird.A stepper motor is essentially different from ei nem stepping mechanism, which has a mechanical detent and by electrical impulses on a magnet mechanically further rotated v: ird, in that it is an electromagnetic Has "latching" that holds it in its current position by the fact that a certain winding or a Winding group is excited.
Eine Ausführungsform beispielsweise enthält fünf axial aneinandergereihte magnetische Systeme, mit je einer Ringwicklung im Stator. Werden die '.Jicklungen nacheinander in bestimmter Reihenfolge geschaltet, so wird der Motor bei jeder Schaltung um einen Schritt weiter gedreht. Durch die gleichzeitige Erregung von zwei oder drei Wicklungen wird das Drehmoment pro Schritt halbiert. Die Reihenfolge der errechneten Wicklungen bestimmt die Drehrichtung des Schrittmotors, während die zeitliche Folge, mit der die verschiedenen Wicklungen nacheinander eingeschaltet werden (Schrifffrequenz), die Drehzahl des Motors beeinflusst.One embodiment, for example, contains five axially strung together magnetic systems, each with a ring winding in the stator. Are the '.Jicklungs one after the other in certain Sequence, the motor is turned one step further with each switching. Due to the simultaneous Excitation of two or three windings halves the torque per step. The order of the calculated windings determines the direction of rotation of the stepper motor, while the chronological sequence with which the various windings be switched on one after the other (font frequency), the Speed of the motor influenced.
Da der elektrische Schrittmotor keine elektrischen Impulse direkt verarbeiten kann, besitzt er noch ein elektronisches Steuergerät, das die ankommenden Impulse in Signalkombination für die Steuerwicklungen des Schrittmotors umsetzt.Since the electric stepper motor cannot process electrical impulses directly, it still has an electronic one Control device that converts the incoming pulses into signal combinations for the control windings of the stepper motor.
Das mit dem rein elektrischen Schrittmotor erzielbare Drehmoment ist aber für viele technische Anwendungsfälle nicht ausreichend. Aus diesem Grunde ist man dazu übergegangen, dem elektrischen Schrittmotor einen Drehmomentverstärker, z.B. einen Hydraulikmotor nachzuschalten und damit eine wesentliche Verstärkung zu erzielen. Diese Kombinantion ist unter der technischen Bezeichnung "elektrohydraulischer Schrittmotor" bekann tgeworden.The torque that can be achieved with the purely electric stepper motor but is not sufficient for many technical applications. For this reason one has gone over to the electric stepper motor to connect a torque amplifier, e.g. a hydraulic motor, and thus an essential To achieve reinforcement. This combination is under the technical name "electrohydraulic stepper motor" known.
Bei diesen elektrohydraulischen .Jchrittmotoren erhält der elektrische Schrittmotor von der Elektronik die an einem Dekadenschalter eingestellte Impulszahl. Auf Grund dieser Impulszahl führt der elektrische Schrittmotor einen bestimmten Drehwinkel aus, wobei ein Servofühler des hydraulischen Drehmomentverstärkers genau um denselben Winkel verdreht wird und hierbei Bohrungen freigibt, durch die das öl iu;f die Arbeitskolben gelangen kann und die Abtriebswelle übr-r Taumelscheiben in Drehbewegung versetzt, die solange durchgeführt wird, bis die Abtriebswelle denselben Winkel wie der Servofühler zurückgelegt hat ο Hiernach v.'ird der Durchfluss im Steuerspiegel wieder unterbrochen»With these electrohydraulic stepper motors, the electric stepper motor from the electronics attached to one Decade switch set number of pulses. Based on these The electric stepper motor executes a certain angle of rotation with a servo sensor of the hydraulic torque booster is rotated by exactly the same angle, thereby exposing bores through which the oil can pass through the working pistons and the output shaft via the swash plates set in rotary motion, which is carried out as long as until the output shaft has covered the same angle as the servo sensor ο After that, the flow rate in the control plate interrupted again »
Der gesamte Aufbau und die Wirkungsweise der rein elektrischen wie auch elektrohydraulischen Schrittmotoren ist aus dem Sonderdruck "Elektrische und elektrohydraulisr.he Schrittmotoren" aus der Zeitschrift "Steuerungstechnik", 1. Jahrgang, Heft 1, 1968, Seite 13-18 zu entnehmen.The entire structure and mode of operation of the purely electric and electrohydraulic stepper motors is from the Special print "Electrical and electrohydraulic stepper motors" from the magazine "Steuerungstechnik", 1st year, Issue 1, 1968, pages 13-18.
Nun sind aber bei ganz bestimmten Werkzeugmaschinen, wie zum Beispiel bei Teileinrichtungen für Nutenstanzen sowie bei linearen Teileinrichtungen wie Walzenvorschubcjeräte bei Stanzautomaten u.a. zwei wichtige Forderungen zu erfüllen. Diese sind:Now, however, are very specific machine tools, such as partial devices for slot punching as well as with linear sub-devices such as roll feed units in automatic punching machines to meet two important requirements, among other things. These are:
a) hohe Teilgeschwindigkeit unda) high partial speed and
b) grosses Auslösungsvermögen, d.h. kleine Drehwinkel an der Ausgangswelle des hydraulischen Schrittmotors pro Impuls.b) high triggering capacity, i.e. small angles of rotation on the output shaft of the hydraulic stepper motor per pulse.
Bei den elektrischen Schrittmotoren ist jedoch hinsichtlich der rnax. Frequenz eine Grenze gesetzt, d.h. mit diesen Schrittmotoren ist es zwar möglich, eine hohe Geschwindigkeit zu erzielen, wenn das Auflösungsvermögen klein gemacht wird bzw. der Teilweg pro Impuls des Motors gross ist, oder aber der Teilweg pro Schritt des Schrittmotors ist sehr klein: damit wird aber die T'i!geschwindigkeit, durch die maximale Schrittfrequenz begrenzt, ebenfalls k'lein.In the case of the electric stepper motors, however, the rnax. Frequency set a limit, i.e. with these stepper motors it is possible to achieve a high speed if the resolving power is made small or the partial path per pulse of the motor is large, or the partial path per step of the stepper motor is very small: thus however, the T'i! speed is determined by the maximum step frequency limited, also small.
Hier setzt nun die vorliegende Neuerung ein und hat sich zur Aufgabe gestellt die unter den Punkten a) und b) genannten Forderungen unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile optimal zu erfüllen.This is where the present innovation comes in and has set itself the task of those mentioned under points a) and b) To optimally meet requirements while avoiding the aforementioned disadvantages.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem elektrohydraulischen Schrittmotor der eingangs beschriebenen Ausfuhrung vorgeschlagen, dass der elektrische Teil aus zwei oder mehreren Schrittmotoren besteht, die über ein gemeinsames Spezialgetriebe, wie Differentialgetriebe etc. mit dem Servofühler des Ventils zusammenwirken.To solve this problem, an electrohydraulic Stepper motor of the embodiment described at the outset proposed that the electrical part consists of two or more There is stepper motors that share a special gear such as differential gear etc. with the servo sensor of the Cooperate valve.
Ein weiteres Merkmal v.'ird darin gesehen, dass die Schrittmotoren ein unterschiedliches Auflösungsvermögen aufweisen.Another characteristic of v. Is seen in the fact that the stepper motors have a different resolution.
Eine bevorzugte Konstruktion nach der Neuerung wird dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebszahnrad des einen Schrittmotors mit einem Ritzel kämmt, welches gleichzeitig mit dem Antriebszahnrad des Scrvofühlers des Ventils zusammenwirkt, unc beide Zahräder bei gleichem Modul und gleichem Wälzkreisdurchmesser eine Zähnezahldifferenz aufweisen. Dabei ist es weiterhin von Vorteil, dass das Ritzel in einem Gehäuse gelagert ist, welches seinerseits in dem festen Schrittmotorgehäuse drehbar gelagert ist und einen äusseren Zahnkranz aufweist, welcher mit dem Abtriebszahnrad des anderen Schrittmotors zusammenwi rk t.A preferred construction according to the innovation is characterized in that the output gear of a stepping motor meshes with a pinion which simultaneously cooperates with the drive gear of the scrvo sensor of the valve, unc Both gear wheels have a difference in the number of teeth with the same module and the same pitch circle diameter. It is still there It is advantageous that the pinion is mounted in a housing, which in turn can be rotated in the fixed stepper motor housing is mounted and has an outer ring gear which together with the output gear of the other stepper motor rk t.
Durch die neue Ausbildung kann eine sehr feinfühlige Verdrehung des Servofühlers erfolgen, indem beispielsweise der eine Schrittmotor eine grosse Teilgeschwindigkeit aufweist, während über den anderen Schrittmotor eine genaue Feineinstellung bzw. Positionierung erfolgt. Die Schrittmotoren können dabei gleichzeitig oder in beliebiger Folge angesteuert werden, da die von den Schrittmotoren ausgeführten Drehbewegungen überlagerbar sind. .The new design enables the servo sensor to be rotated very sensitively, for example by using the one stepping motor has a large partial speed, while the other stepping motor enables precise fine adjustment or positioning takes place. The stepper motors can be controlled simultaneously or in any sequence because the rotary movements carried out by the stepper motors can be superimposed. .
Bei gleichem Auflösungsvermögen der beiden Schrittmotoren wird durch das nachgeschaltete Spezialgetriebe je nach der zwischenWith the same resolution of the two stepper motors by the downstream special gear depending on the between
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Abtriebs- und Antriebssahnrad gewählten Zähnezahldifferenz der Verdrehwinkel des Schrittmotors, welcher über das Spezialgetriebe auf den Servofühler wirkt, entsprechend dem Untersetzungsverhältnis verkleinert an den Servofühler übertragen. Durch diesen Effekt können sehr kleine Drehwinkel an der Abtriebswelle des Hydraulikmotors erzielt werden, ohne dass hierbei eine Gcsclr.dndigkeitseinbusse durch die Begrenzung der max. möglichen Schrittfrequenz entsteht. Die grossen Verdrehwinkel zur Erzielung einer hohen Geschwindigkeit an der Abtriebsvelle des hydraulischen Schrittmotors werden durch den elektrischen Schrittmotor, welcher über das Abtriebs-, Antriebszahnrad und Ritzel den Servofühler antreibt, erzielt.Output and drive gear selected difference in number of teeth the angle of rotation of the stepper motor, which acts on the servo sensor via the special gear, corresponds to the Transfer reduced reduction ratio to the servo sensor. This effect allows very small angles of rotation the output shaft of the hydraulic motor can be achieved without a loss of speed due to the limitation the maximum possible step frequency. the large angle of rotation to achieve a high speed on the output shaft of the hydraulic stepper motor are driven by the electric stepper motor, which drives the servo sensor via the output, drive gear and pinion, achieved.
Die Neuerung wird anhand einer Zeichnung, die einen Längsschnitt durch den neuen elektrohydraulischen Schrittmotor darstellt, näher erläutert.The innovation is based on a drawing showing a longitudinal section through the new electrohydraulic stepper motor represents, explained in more detail.
Der elektrohydraulxsche Schrittmotor besteht im wesentlichen aus dem hydraulischen Teil 1 und dem elektrischen Teil 2. Zwischen beiden Teilen ist fest ein Getriebegehäuse 3 zwischengeschaltet. Der elektrische Teil besteht bei der dargestellten Motorausführung aus zwei elektrisch angesteuerter Schrittmotoren 4 und 5, die beide fest am Getriebegehäuse 3 befestigt sind. Auf der AbtriebswelIe 6 des Schrittmotors 4 sitzt ein Abtriebszahnrad 7, welches mit einem Ritzel 8 kämmt welches drehbar in einem Gehäuse 9 gelagert ist, welches einen äusseren Zahnkranz 10 aufweist. Das Gehäuse 9 ist dabei im Getriebegehäuse 3 drehbar gelagert. Das Ritzel 8 wirkt gleichzeitig mit dem Antriebszahnrad 11 zusammen, welches auf dem Servofühler 12 des allgemein mit 13 bezeichneten Ventiles sitzt. Das Servoventil muss nicht rotierend angeordnet sein, sondern kann auch längs verschiebbar ausgebildet werden.The electrohydraulic stepper motor essentially consists of the hydraulic part 1 and the electrical part 2. A gear housing 3 is permanently connected between the two parts. The electrical part consists of the one shown Motor version consisting of two electrically controlled stepper motors 4 and 5, both of which are fixed to the gearbox housing 3 are attached. On the output shaft 6 of the stepper motor 4 sits a driven gear 7, which meshes with a pinion 8 which is rotatably mounted in a housing 9, which has an outer ring gear 10. The housing 9 is rotatably mounted in the gear housing 3. The pinion 8 acts simultaneously with the drive gear 11, which is generally designated 13 on the servo sensor 12 of the Valve is seated. The servo valve does not have to be arranged to rotate, but can also be longitudinally displaceable be formed.
Auf der Abtriebswelle 14 des, zweiten Schrittmotors 5 sitzt ein Zahnrad 15, welches mit dem Zahnkranz 10 des Gehäuses 9 zusammenwirkt. Wichtig ist weiterhin, dass die beiden Zahnräder 7 und 11 eine Zähnezahldifferenz bei gleichem Wälz-Seated on the output shaft 14 of the second stepping motor 5 a gear 15 which cooperates with the ring gear 10 of the housing 9. It is also important that the two gears 7 and 11 a difference in the number of teeth with the same rolling
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krei sclurchrnesser aufweisen.circle sclurchrnesser show.
Die Wirkungsweise des Motors ist folgende:The motor works as follows:
Der Schrittmotor Λ treibt das Abtriebszahnr-.d 7 an. Dadurch erfolgt ein Verdrehen des Ritzels 8, welcher, wiederum das Antriebszahnrad 11 des Servofühlers 12 antreibt.The stepper motor Λ drives the output gear .d 7. This causes the pinion 8 to rotate, which in turn drives the drive gear 11 of the servo sensor 12.
Wie bereits erwähnt, hat das Antriebs2;ahnrad 11 gegenüber dem Ab triebsza im rad 7 eine Zühnezahldifferenz, besitzt jedoch den gleichen Vj'älzkreis. Wird nunmehr der Schrittmotor Ί über das der Einfachheithnlber nicht dargestellte elektrische Ansteuer gerät angesteuert, so geht der Kraftfluss vom Abtriebszahnrad 7 über das Ritzel S auf das Antriebszahnrad 11 und treibt dadurch den Servofühler 12 an.As already mentioned, the drive 2; gear 11 opposite the From the drive tooth in wheel 7 there is a difference in the number of teeth, but has the same Vj'älzkreis. If the stepper motor Ί is now via the Similar to simplicity, electrical control is not shown When activated, the power flow goes from the output gear 7 via the pinion S to the drive gear 11 and thereby drives the servo sensor 12.
Bei der Ansteuerung des Schrittmotors 5 erfolgt der Antrieb vom Zahnrad 15 auf den Zahnkranz 10 des Gehäuses 9. Wenn nun der Schrittmotor 4 steht, wird über den Zahnkranz 10 das Ritzel 8 in eine Kreisbewegung versetzt und dreht sich gleich· zeitig um die eigene Achse.When the stepping motor 5 is activated, the gear 15 is driven to the ring gear 10 of the housing 9. If now the stepper motor 4 is at a standstill, the pinion 8 is set in a circular motion via the ring gear 10 and rotates at the same time early around its own axis.
Nachdem aber das Abtriebszahnrad 7 und das Antriebszahnrad 11 eine Zähnezahldifferenz aufweisen, erfolgt eine sehr feinfühlige Verdrehung des Antriebszahnrades 11 und damit eine feinfühlige Verdrehung des Servofühlers 12, der die Steuerung des Ventils 6 übernimmt. Dieses geschieht dadurch, dass das Zahnrad 15 des Schrittmotors 5 den Zahnkranz 10 antreibt. Durch die Anordnung des besonders ausgebildeten Getriebes kann mit dem Schrittmotor 4 eine grosse Teilgeschwindigkeit erzielt werden, währemd der andere Schrittmotor die Fei-neinstellung bzw. Positionierung übernimmt.But after the output gear 7 and the drive gear 11 have a difference in the number of teeth, a very sensitive one takes place Rotation of the drive gear 11 and thus a sensitive rotation of the servo sensor 12, which controls the control of the valve 6 takes over. This happens because the gear 15 of the stepping motor 5 drives the ring gear 10. Due to the arrangement of the specially designed gear, the stepping motor 4 can achieve a large partial speed can be achieved, while the other stepper motor takes over the fine adjustment or positioning.
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Claims (4)
dadurch gekennzeichnet, dass die Schrittmotoren (4, 5) ein unterschiedliches Auflösevermügen aufweisen.2. stepper motor according to claim 1,
characterized in that the stepping motors (4, 5) have different resolution capabilities.
dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (3) in einem Gehäuse (9) gelagert ist, welches seinerseits in dem festen Getriebegehäuse (3) drehbar gelagert ist und einen äuseren Zahnkranz (10) aufweist, welcher mit dem Abtriebszahnrad (15) des anderen Schrittmotors (5) zusammenwirkt.4. stepper motor according to claim 3,
characterized in that the pinion (3) is mounted in a housing (9) which in turn is rotatably mounted in the fixed gear housing (3) and has an outer toothed ring (10) which is connected to the output gear (15) of the other stepper motor ( 5) cooperates.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE7336122U true DE7336122U (en) | 1974-10-10 |
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DE7336122U Expired DE7336122U (en) | Electronically controllable electrohydraulic stepper motor for driving machine parts to be moved step by step |
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DE (1) | DE7336122U (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007033825B4 (en) * | 2007-07-18 | 2021-05-20 | Nippon Steel & Sumikin Engineering Co., Ltd. | Roller grate with hydraulic drive and a method for operating the roller grate |
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- DE DE7336122U patent/DE7336122U/en not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102007033825B4 (en) * | 2007-07-18 | 2021-05-20 | Nippon Steel & Sumikin Engineering Co., Ltd. | Roller grate with hydraulic drive and a method for operating the roller grate |
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