WO2008037734A1 - Antriebssystem mit hohlwellenmotor und getriebe - Google Patents

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WO2008037734A1
WO2008037734A1 PCT/EP2007/060208 EP2007060208W WO2008037734A1 WO 2008037734 A1 WO2008037734 A1 WO 2008037734A1 EP 2007060208 W EP2007060208 W EP 2007060208W WO 2008037734 A1 WO2008037734 A1 WO 2008037734A1
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WO
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hollow shaft
drive system
shaft motor
planetary gear
rotor
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PCT/EP2007/060208
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Inventor
Jürgen DECKER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H02K7/075—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using crankshafts or eccentrics

Definitions

  • the invention relates to a hollow shaft motor which is mechanically coupled to a transmission.
  • the hollow shaft motor is in particular a torque motor.
  • the hollow shaft motor can be operated on the principle of a synchronous motor, where it should be regarded as a directly driven round motor, rather a stator and a rotor with e.g. having a permanent magnet.
  • the stator is stationary, whereby the torque is transmitted directly to the rotor via the stator as in the linear motor via the air gap. Therefore omitted mechanical transmission elements such as transmission.
  • the hollow shaft motor is a maintenance-free or low-maintenance motor, with the help of a high positioning accuracy or a very high dynamics and path control is possible.
  • Hollow-shaft motors or torque motors in machining centers are particularly suitable as motors for rotary tables or swivel axes. Use of these motors is also advantageous in mold milling equipment with swivel heads in large machining centers.
  • hollow shaft motors can be used as drives for high-speed axes, for lathes, for dynamic tools, magazines of machining centers, in robotics and in plastic injection molding machines.
  • the torque motor already delivers high torques, it is nevertheless necessary in many applications to have to generate even larger torques.
  • rotary electric machines are used with a full inner rotor, which are coupled to a transmission.
  • Disadvantages of such systems, which have a classic electric machine with a downstream gearbox, is the large construction volume.
  • the force / energy necessary for forming a workpiece is not obtained from a flywheel as in conventional mechanical presses, but the force is obtained directly from a servo motor.
  • the servo motor is therefore coupled directly to the press eccentric without a flywheel or via a gearbox.
  • Object of the present invention is to provide an electrical machine which is able to apply a high torque by means of a transmission, wherein the space is minimized.
  • An inventive drive system has a hollow shaft motor, which has a stator and a rotor.
  • the rotor is mechanically coupled to a transmission, wherein the transmission is in particular a planetary gear.
  • the coupling between the hollow shaft motor and gearbox is advantageously carried out stiff, so that the control behavior of the hollow shaft motor is improved.
  • this is designed such that the rotor of the hollow shaft motor, so that the hollow shaft of the Hohwellenmotors the transmission surrounds at least partially.
  • the transmission is thus wholly or partially positioned within the hollow shaft or the rotor designed as a hollow shaft. This serves a compact design or design of the drive system.
  • the rotor of the hollow shaft motor with - a ring gear of the planetary gear or
  • the bridge of the planetary gear is a device by means of which the planets are connected with respect to their position. Due to the different coupling possibilities between the planetary gear and the hollow shaft motor, different transmission ratios can be realized. It is also possible to realize the use of at least partially full waves mountable rotary encoders for controlling the hollow shaft motor, since the rotor of the hollow shaft motor, for example, rigid with the Hohlwellenrad is connectable and to the Hohlwellenrad a rotary encoder can be connected. Thus, for controlling the hollow shaft motor, a favorable rotary encoder can be used without the need for an expensive hollow shaft encoder for the hollow shaft motor.
  • the drive system according to the invention is thus configured such that there is a Encoder has, which is in particular rigidly connected to the sun gear or with the hollow shaft.
  • the drive system has a hollow shaft encoder for controlling the hollow shaft motor, wherein the hollow shaft encoder is connected directly to the rotor.
  • the hollow shaft encoder is connected directly to the rotor.
  • the drive system according to the invention which has the hollow shaft motor, is advantageously provided for driving an eccentric.
  • Eccentric found, for example, in pressing a field of application, especially where the generation of high forces is advantageous.
  • a multi-stage planetary gear can be used.
  • the field of application of the drive system according to the invention relates in particular to forming machines but also to machining centers in machine tools.
  • a forming machine thus has advantageous for driving a forming tool has an inventive drive system, which in turn has a hollow shaft motor.
  • a hollow shaft motor Particularly in the case of a forming machine, high forces are to be generated, so that a combination of a hollow shaft motor designed as a torque motor with a gear has particular advantages with regard to the torque forces to be formed.
  • the design according to the invention also enables a compact construction se of the forming machine.
  • a particularly simple construction of the forming machine results when the axis of the hollow shaft motor and the axis of an eccentric are aligned. This means that the axles fall into each other.
  • the use of the drive system according to the invention is advantageously carried out at a machining center. Machining centers can be found in machine tools.
  • the machining center is e.g. be formed such that the drive system according to the invention is provided for driving a rotary table or a pivot axis.
  • the hollow shaft motor with integrated gearbox is overall much shorter than in a comparatively set servomotor with spur gear; As a result, the overall structure is much less sensitive to vibrations and shocks, which may arise, for example, by the pressing process,
  • a change in gear ratio under load (as in automatic transmissions) is possible, which is particularly advantageous in the case of rapid speed changes and load ratios encountered in the servo press forming process;
  • the change of the transmission ratio is bumpless even under load
  • the planet gears can be moved by a second hollow shaft motor (instead of fixed), thereby even more flexible speed changes are possible.
  • FIG. 1 shows an inventive drive system, which has a
  • Hollow shaft motor and a planetary gear, 2 shows a three-dimensional exploded view of a hollow shaft motor
  • FIG. 3 shows a three-dimensional representation of a hollow shaft motor, which has a connection box
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an eccentric press, wherein only the upper press tool is shown
  • FIG. 5 shows an eccentric press according to FIG. 4 in a side view
  • 6 shows a planetary gear and 7 shows a planetary gear with bevel gears.
  • FIG. 1 shows a drive system 2, which has a hollow-shaft motor 1 and a planetary gear 13.
  • the hollow shaft motor 1 has a stator 7 and a rotor 9. Between the stator 7 and the rotor 9 is the air gap 11.
  • the planetary gear 13 has a ring gear 15, planet gears 17 and a sun gear 19.
  • the sun gear 19 in turn has an axis 23 which coincides with an axis of the hollow shaft motor 1, ie, is aligned.
  • the planetary gear 13 has three planet gears 17.
  • Planetary gears can be made with two, three, four or more planetary gears, in Figure 1, only the embodiment is shown with three planetary gears.
  • the planetary gears, briefly called planetary 17, are connected via a bridge 21 fixed to each other.
  • the planets 17 are rotatably supported about axes 24, 25, and 26.
  • the ring gear shaft 15 is rigidly connected to the rotor 9. This is achieved, for example, by means of a press fit, a snug fit, a screw connection or the like.
  • the ring gear shaft 9 has an internal toothing, which engages in an outer toothing of the planetary 17.
  • the teeth are not shown in the figure 1.
  • the outer radius of the planetary gear 13 is less than or equal to the inner radius of the hollow shaft motor 1, so that the planetary gear 13 is wholly or partially within the hollow shaft motor 1.
  • the planetary gear 13 is thus completely or partially enclosed by the hollow shaft motor 1.
  • FIG. 2 shows two essential components of the hollow shaft motor 1.
  • the one essential component is the rotor 9, which has permanent magnets 10 in the circumferential direction of the rotor 9.
  • the further important component of the hollow-shaft motor 1 is the stator 7.
  • the rotor 9 is surrounded by the stator 7 in the installed state, that is to say the stator 7. includes.
  • FIG. 3 shows a three-dimensional representation of a hollow shaft motor, wherein the hollow shaft motor according to Figure 3 and Figure 2 is designed as a torque motor.
  • the hollow shaft motor according to FIG. 3 shows, in addition to a housing 12, a connection box 39 for electrical connections.
  • FIG. 4 shows, in principle, the construction of an eccentric press which has a drive system 2 according to the invention.
  • This has a hollow shaft motor 1 and an integrated in this hollow shaft motor 1 planetary gear 13.
  • a hollow shaft encoder 35 is provided which detects the rotational speed of the rotor 9 of the hollow shaft motor 1.
  • a sun gear of the planetary gear 13 can be driven, wherein an eccentric 29 can be driven via a shaft 20 of the sun gear, not shown.
  • the shaft 20, the sun gear and the eccentric 29 have a common axis 27.
  • a connecting rod 31 is fixed, with which a press upper tool 33 is movable.
  • the speed with a hollow shaft encoder which is mounted directly on the hollow shaft, are detected.
  • a Torquemo- tor / hollow shaft motor 1 can be used with a hollow shaft.
  • a planetary gear 13 is integrated, wherein the ring gear of the planetary gear 13 is fixedly connected to the hollow shaft of the torque motor 1.
  • the planetary gear shaft is connected to the press eccentric.
  • Figure 6 shows an example of the use of a rotary encoder 37 for determining a speed of the hollow shaft motor 1.
  • a rotary encoder 37 and the rigid connection to the ring gear shaft 15 can be dispensed with the Verwenung a hollow shaft encoder. This leads, in particular, to cost savings in the drive system 2.
  • Figure 6 also shows that the rotor, not shown, of the hollow shaft motor 1 acts on the ring gear 15, wherein on the planet 17 and the sun gear 19, a shaft 20 of the sun gear 19 is drivable.
  • the planets 17 are interconnected.
  • Figure 7 shows a further embodiment of the drive system 2, wherein according to Figure 7 by means of the hollow shaft motor 1, not the ring gear 15 is driven, but the web 21st

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem (2), welches einen Hohlwellenmotor (1) aufweist, welcher einen Stator (7) und einen Rotor (9) aufweist. Der Hohlwellenmotor kann beispielsweise in einem Bearbeitungszentrum wie einer Umformungsmaschine vorteilhaft eingesetzt werden. Erfindungsgemäß ist der Rotor (9) mit einem Getriebe (13) mechanisch gekoppelt ist, wobei das Getriebe insbesondere ein Planetengetriebe (13) ist und der Rotor (9) das Getriebe (13) zumindest teilweise umgibt.

Description

Beschreibung
Antriebssystem mit Hohlwellenmotor und Getriebe
Die Erfindung betrifft einen Hohlwellenmotor, welcher mit einem Getriebe mechanisch gekoppelt ist. Der Hohlwellenmotor ist insbesondere ein Torquemotor. Der Hohlwellenmotor kann nach dem Prinzip eines Synchronmotors betrieben werden, wobei er als ein direkt angetriebener Rundmotor anzusehen ist, wel- eher einen Stator und einen Rotor mit z.B. einem permanenterregten Magneten aufweist. In der Regel ist der Stator feststehend, wobei über den Stator wie beim Linearmotor über den Luftspalt das Drehmoment direkt auf den Rotor übertragen wird. Daher entfallen mechanische Übertragungselemente wie beispielsweise Getriebe. Der Hohlwellenmotor ist ein wartungsfreier bzw. wartungsarmer Motor, mit dessen Hilfe eine hohe Positioniergenauigkeit bzw. eine sehr hohe Dynamik und Bahnsteuerung möglich ist. Besonders geeignet sind Hohlwellenmotoren bzw. Torquemotoren in Bearbeitungszentren als Mo- toren für Rundtische oder Schwenkachsen. Ein Einsatz der dieser Motoren ist auch vorteilhaft bei Einrichtungen für das Formfräsen mit Schwenkköpfen in Großbearbeitungszentren . Darüber hinaus können Hohlwellenmotoren eingesetzt werden als Antriebe für schnell hochlaufende Achsen, bei Drehmaschinen, für dynamische Werkzeuge, Magazine von Bearbeitungszentren, in der Robotik und bei Kunststoff-Spritzgießmaschinen.
Obgleich der Torquemotor bereits hohe Drehmomente liefert, ist es in verschiedensten Anwendungsfällen dennoch erforder- lieh, noch größere Momente erzeugen zu müssen. Für derartige Anwendungsfälle, die beispielsweise aus der Pressentechnik bekannt sind, werden rotatorisch arbeitende elektrische Maschinen mit einem vollen Innenläufer verwendet, welche mit einem Getriebe gekoppelt sind. Nachteile bei derartigen Sys- temen, welche eine klassische elektrische Maschine mit nachgeschaltetem Getriebe aufweisen, ist das große Bauvolumen. Bei Servopressen wird die zur Umformung eines Werkstücks notwendige Kraft / Energie nicht wie bei herkömmlichen mechanischen Pressen aus einem Schwungrad gewonnen, sondern die Kraft wird direkt aus einem Servormotor bezogen. Der Servomo- tor ist also ohne Schwungrad direkt oder über ein Getriebe an den Pressen-Exzenter gekoppelt. Das Problem dabei ist, dass ein möglichst hohes Drehmoment erzielt werden muss und ein hierfür notwendiges Getriebe einen großen Bauraum einnimmt. Bei Servopressen kommt es zum Einsatz von Servomotoren, wel- che z.B. mit einem zusätzlichen Stirnradgetriebe gekoppelt sind, um das notwendige hohe Drehmoment zu erzeugen. Bei Servopressen mit größeren Presskräften sind in der Regel keine großen Drehzahlen bzw. Presshochzahlen erforderlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Maschine anzugeben, welche mittels eines Getriebes ein hohes Drehmoment aufzubringen vermag, wobei der Bauraum minimiert ist .
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Antriebssystem, welches die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Eine weitere Lösung ergibt sich bei einer Umformungsmaschine mit den Merkmalen nach Anspruch 9 bzw. bei einem Bearbeitungszentrum nach Anspruch 12. Weiter vorteilhafte erfinderische Weiterbildun- gen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 und 10 bzw. 11.
Ein erfindungsgemäßese Antriebssystem weist einen Hohlwellenmotor auf, welcher einen Stator und einen Rotor aufweist. Der Rotor ist mit einem Getriebe mechanisch gekoppelt ist, wobei das Getriebe insbesondere ein Planetengetriebe ist. Die Kopplung zwischen Hohlwellenmotor und Getriebe ist vorteilhaft steif ausgeführt, damit das Regelungsverhalten des Hohlwellenmotors verbessert ist. Durch die Kombination des Hohlwel- lenmotors mit dem Getriebe ist es möglich noch höhere Drehmomente zu erzielen, da der Hohlwellenmotor bereits zur Generierung von hohen Drehmomenten ausführbar ist und diese hohen Drehmomente vorteilhaft durch das Getriebe noch erhöht werden können. Um die hohen Drehmomentkräfte des Hohlwellenmotors aufzunehmen wird vorteilhaft ein Planetengetriebe eingesetzt, da dieses zur Aufnahme hoher Momentenkräfte auslegbar ist. Das Planetengetriebe kann eine unterschiedliche Anzahl von Planeten aufweisen. Das Planetengetriebe bewirkt beispielsweise eine Getriebeuntersetzung und dadurch eine Drehzahlverminderung und eine Drehmomentenerhöhung an einer Sonnenrad- welle .
In einer Weiterbildung des Antriebssystems ist dieses derart ausgebildet, dass der Rotor des Hohlwellenmotors, also dass die Hohlwelle des Hohwellenmotors das Getriebe zumindest teilweise umgibt. Das Getriebe ist also ganz oder teilweise innerhalb der Hohlwelle bzw. des als Hohlwelle ausgeführten Rotors positioniert. Dies dient einer kompakten Bauweise bzw. Bauform des Antriebssystems.
In einer weiteren Ausgestaltung des Antriebssystems ist der Rotor des Hohlwellenmotors mit - einer Hohlradwelle des Planetengetriebes oder
- einem Steg des Planetengetriebes oder
- einem Sonnenrad des Planetengetriebes mechanisch gekoppelt ist. Diese Kopplung ist vorteilhaft möglichst steif ausgeführt. Bei dem Steg des Planetengetriebes handelt es sich um eine Einrichtung, mittels derer die Planeten bezüglich Ihrer Position miteinander verbunden sind. Durch die unterschiedlichen Kopplungsmöglichkeiten zwischen dem Planetengetriebe und dem Hohlwellenmotor lassen sich verschiedene Übersetzungsverhältnisse realisieren. Auch ist es möglich den Einsatz von auf zumindest teilweise vollen Wellen montierbaren Drehgebern zur Regelung des Hohlwellenmotors zur realisieren, da der Rotor des Hohlwellenmotors beispielsweise steif mit dem Hohlwellenrad verbindbar ist und an das Hohlwellenrad ein Drehgeber anschließbar ist. Somit kann zur Re- gelung des Hohlwellenmotors ein günstiger Drehgeber verwendet werden, ohne dass ein teuerer Hohlwellengeber für den Hohlwellenmotor eingesetzt werden müsste. Das erfindungsgemäße Antriebssystem ist also derart ausgestaltbar, dass es einen Drehgeber aufweist, welcher insbesondere auch mit dem Sonnenrad oder mit der Hohlwelle steif verbunden ist.
In einer weiteren Variation weist das Antriebssystem einen Hohlwellengeber zur Regelung des Hohlwellenmotors auf, wobei der Hohlwellengeber direkt mit dem Rotor verbunden ist. Beim Einsatz eines Drehgebers ist dieser nur indirekt mit dem Rotor des Hohlwellenmotors verbunden, da zumindest eine steife Kopplung mit einem Teil des Planetengetriebes und dem Rotor vorhanden ist.
Durch die integrierende Positionierung des Platentengetriebes innerhalb der Hohlwelle, ergibt es sich beispielsweise vorteilhaft, dass eine Achse eines Sonnenrades des Planetenge- triebes mit einer Rotorachse zusammenfällt. Dieser symmetrischer Aufbau vereinfacht sowohl die Konstruktion des Antriebssystems wie auch dessen Einbau in eine Maschine.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem, welches den Hohlwellen- motor aufweist, wird vorteilhaft zum Antrieb eines Exzenters vorgesehen. Exzenter finden beispielsweise bei Pressen ein Einsatzgebiet, wobei insbesondere dort die Erzeugung hoher Kräfte vorteilhaft ist.
Um den Einsatzbereich des Antriebssystems zu erweitern, kann auch ein mehrstufiges Planetengetriebe eingesetzt werden. Der Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Antriebssystems betrifft insbesondere Umformungsmaschinen aber auch Bearbeitungszentren bei Werkzeugmaschinen.
Eine Umformungsmaschine weist also vorteilhaft zum Antrieb eines Umformungswerkzeuges ein erfindungsgemäßes Antriebssystem aufweist, welches seinerseits einen Hohlwellenmotor aufweist. Gerade bei Umformungsmaschine sind hohe Kräfte zu er- zeugen, so dass eine Kombination eines als Torquemotor ausgeführten Hohlwellenmotors mit einem Getriebe besondere Vorteile bezüglich der auszubildenden Momentenkräfte hat. Die erfindungsgemäße Bauform ermöglicht zudem eine kompakte Bauwei- se der Umformungsmaschine. Ein besonders einfacher Aufbau der Umformungsmaschine ergibt sich, wenn die Achse des Hohlwellenmotors und die Achse eines Exzenters fluchten. Das bedeutet, dass die Achsen ineinander fallen.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Antriebsystems erfolgt vorteilhaft auch bei einem Bearbeitungszentrum. Bearbeitungszentren finden sich bei Werkzeugmaschinen. Das Bearbeitungszentrum ist z.B. derart ausbildbar, dass das erfindungsgemäße Antriebssystem zum Antrieb eines Rundtisches oder einer Schwenkachse vorgesehen ist.
Wenn das Planetengetriebe in der Hohlwelle des Hohlwellenmotors integriert ist, können sich folgende Vorteile ergeben:
- Erhöhung des Drehmoments des Hohlwellenmotors bei gleicher Baugröße,
- der Hohlwellenmotor mit integriertem Getriebe ist insgesamt wesentlich kürzer als bei einem vergleichbar einge- setzten Servomotor mit Stirnradgetriebe; Dadurch ist das Gesamtgebilde wesentlich unempfindlicher gegen Vibrationen und Schocks, die beispielsweise durch den Pressvorgang entstehen können,
- insbesondere durch den kompakten Aufbau ergibt sich eine Verbesserung des Rüttel- und/oder Stoßfestigkeit,
- durch Verwendung eines mehrstufigen (z.B. automatischen) Planetengetriebes ist eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses unter Last (wie bei Automatikgetrieben) möglich, was besonders vorteilhaft ist bei schnellen Dreh- zahländerungen und Lastverhältnissen, wie sie im Umform- prozess bei Servopressen vorkommen; vorteilhaft erfolgt die Änderung des Übersetzungsverhältnisses stoßfrei auch unter Last,
- bei Verwendung eines Hohlwellengebers ist ein Wellenab- gang der Sonnenradwelle in beide Richtungen möglich,
- es ist eine höhere Positioniergenauigkeit als mit einem Hohlwellenmotor allein erreichbar, - geringere Getriebegeräusche dadurch, dass das Gehäuse vom Hohlwellenmotor gedämpft werden kann,
- die Planetenräder können durch einen zweiten Hohlwellenmotor bewegt werden (statt feststehend) , wobei dadurch noch flexiblere Drehzahländerungen möglich sind.
Für das erfindungsgemäße Antriebssystem gibt es neben den bereits beschriebenen Anwendungsfällen weitere Einsatzbereiche. Mögliche Einsatzbereiche für das Antriebssystem mit dem Hohl- wellenmotor, welcher ein integriertes Getriebe (insbesondere ein Planetengetriebe) aufweist sind:
- Servo- oder Abkantpressen
- Seilwinden
- Antrieb von Druckwalzen - Stellantriebe, bei denen wenig Raum zur Verfügung steht
- Drehtische.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematisch stark vereinfachten Darstellungen:
FIG 1 ein erfindungsgemäßes Antriebssystem, welches einen
Hohlwellenmotor und ein Planetengetriebe aufweist, FIG 2 eine dreidimensionale explosionsartige Darstellung eines Hohlwellenmotors,
FIG 3 eine dreidimensionale Darstellung eines Hohlwellenmotors, welcher einen Anschlusskasten aufweist, FIG 4 eine schematische Darstellung einer Exzenterpresse, wobei lediglich das obere Pressenwerkzeug darge- stellt ist,
FIG 5 eine Exzenterpresse gemäß Figur 4 in einer Seitenansicht,
FIG 6 ein Planetengetriebe und FIG 7 ein Planetengetriebe mit Kegelrädern.
Figur 1 zeigt ein Antriebssystem 2, welches einen Hohlwellenmotor 1 und ein Planetengetriebe 13 aufweist. Der Hohlwellenmotor 1 weist einen Stator 7 und einen Rotor 9 auf. Zwischen dem Stator 7 und dem Rotor 9 befindet sich der Luftspalt 11. Das Planetengetriebe 13 weist eine Hohlradwelle 15, Planetenräder 17 und ein Sonnenrad 19 auf. Das Sonnenrad 19 weist seinerseits eine Achse 23 auf, welche mit einer Achse des Hohlwellenmotors 1 zusammenfällt d.h. fluchtet. Das Planetengetriebe 13 weist drei Planetenräder 17 auf. Planetengetriebe können mit zwei, drei, vier oder mehr Planetenrädern ausgeführt werden, wobei in Figur 1 lediglich die Ausführungsform mit drei Planetenrädern dargestellt ist. Die Planetenräder, kurz Planeten 17 genannt, sind über einen Steg 21 fix miteinander verbunden. Die Planeten 17 sind drehbar um Achsen 24, 25, und 26 gelagert. Gemäß der Ausbildung nach Figur 4 ist die Hohlradwelle 15 mit dem Rotor 9 steif verbunden. Dies gelingt z.B. mittels eines Presssitzes, eines Passsitzes, einer Schraubverbindung oder dergleichen. Die Hohlradwelle 9 weist eine Innenverzahnung auf, welche in eine Außenverzahnung der Planeten 17 eingreift. Die Verzahnungen sind in der Figur 1 nicht dargestellt. Der Außenradius des Planetengetriebes 13 ist kleiner gleich dem Innenradius des Hohlwellenmotors 1, so dass das Planetengetriebe 13 sich ganz oder teilweise innerhalb des Hohlwellenmotors 1 befindet. Das Planetengetriebe 13 ist also von dem Hohlwellenmotor 1 ganz oder teilweise um- fasst .
Figur 2 zeigt zwei wesentliche Bestandteile des Hohlwellenmotors 1. Der eine wesentliche Bestandteil ist der Rotor 9, welcher Permanentmagnete 10 in Umfangsrichtung des Rotors 9 aufweist. Der weitere wichtige Bestandteil des Hohlwellenmotors 1 ist der Stator 7. Der Rotor 9 ist im eingebauten Zu- stand von dem Stator 7 umgeben d.h. umfasst.
Figur 3 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines Hohlwellenmotors, wobei der Hohlwellenmotor gemäß Figur 3 bzw. Figur 2 als ein Torquemotor ausgeführt ist. Der Hohlwellenmo- tor gemäß Figur 3 zeigt neben einem Gehäuse 12 auch einen Anschlusskasten 39 für elektrische Anschlüsse. Figur 4 zeigt prinzipiell den Aufbau einer Exzenterpresse, welche ein erfindungsgemäßes Antriebssystem 2 aufweist. Dieses weist einen Hohlwellenmotor 1 und ein in diesen Hohlwellenmotor 1 integriertes Planetengetriebe 13 auf. Zur Erfas- sung der Drehzahl des Hohlwellenmotors 1 ist ein Hohlwellengeber 35 vorgesehen, welcher die Drehzahl des Rotors 9 des Hohlwellenmotors 1 erfasst. Durch den Hohlwellenmotor 1 ist ein Sonnenrad des Planetengetriebes 13 antreibbar, wobei über eine Welle 20 des nicht dargestellten Sonnnerades ein Exzen- ter 29 antreibbar ist. Die Welle 20, das Sonnenrad und der Exzenter 29 weisen eine gemeinsame Achse 27 auf. An dem Exzenter 29 ist eine Pleuelstange 31 befestigt, mit der ein Pressenoberwerkzeug 33 bewegbar ist. Um eine einfache Darstellung der Exzenterpresse zu gewährleisten, wurde auf eine detailliertere Darstellung weiterer Teile der Exzenterpresse verzichtet. Zur Regelung des Hohlwellenmotors/Torquemotors kann also in einer Ausführungsform die Drehzahl mit einem Hohlwellengeber, der direkt auf der Hohlwelle montiert ist, erfasst werden.
Um ein hohes Drehmoment, beispielsweise für eine Excenter, auf kleinem Raum zu erzeugen, kann also z.B. ein Torquemo- tor/Hohlwellenmotor 1 mit einer Hohlwelle verwendet werden. In der Hohlwelle ist ein Planetengetriebe 13 integriert, wo- bei das Hohlrad des Planetengetriebes 13 mit der Hohlwelle des Torquemotors 1 fest verbunden ist. Die Planetenradwelle ist mit dem Press-Exzenter verbunden.
Im dargestellten Beispiel wurde exemplarisch eine Pressenkon- struktion mit einem Exzenter 29 und einem Hohlwellenmotor 1 als ein Torquemotor mit Planetengetriebe 13 gezeigt. Zur Erhöhung der Presskraft können aber auch mehrere Torquemotoren an einem Exzenter oder mehrere Motore mit jeweils einem Exzenter vorgesehen werden. Dies ist in Fig 4 jedoch nicht dar- gestellt. Figur 5 zeigt die Vorrichtung Figur 4 aus einer anderen Perspektive. Gleichartige Bezugszeichen beziehen sich hier wie auch in den anderen Figuren jeweils auf gleiche Elemente.
Figur 6 zeigt ein Beispiel für die Verwendung eines Drehgebers 37 zur Ermittlung einer Drehzahl des Hohlwellenmotors 1. Durch die Verwendung eines Drehgebers 37 und der steifen Verbindung zur Hohlradwelle 15 kann auf die Verwenung eines Hohlwellengebers verzichtet werden. Dies führt insbesondere zu Kosteneinsparungen beim Antriebssystem 2. Zur vereinfachten Darstellung wurde auf eine detaillierte Unterteilung des Hohlwellenmotors 1 mit einem Statorelement und einem Rotorelement verzichtet. Figur 6 zeigt ferner, dass der nicht dargestellte Rotor des Hohlwellenmotors 1 an der Hohlradwelle 15 angreift, wobei über die Planeten 17 und das Sonnnerad 19 eine Welle 20 des Sonnenrads 19 antreibbar ist. Mittels eines Stegs 21 sind die Planeten 17 miteinander verbunden.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Antriebssystems 2, wobei gemäß Figur 7 mittels des Hohlwellenmotors 1 nicht die Hohlradwelle 15 angetrieben ist, sondern der Steg 21.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebssystem (2), welches einen Hohlwellenmotor (1) aufweist, welcher einen Stator (7) und einen Rotor (9) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Rotor (9) mit einem Getriebe (13) mechanisch gekoppelt ist, wobei das Getriebe insbesondere ein Planetengetriebe (13) ist.
2. Antriebssystem (2) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Rotor bzw. die Hohlwelle (9) das Getriebe (13) zumindest teilweise umgibt .
3. Antriebssystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Rotor (9) mit:
- einer Hohlradwelle (15) des Planetengetriebes (13) oder
- einem Steg (21) des Planetengetriebes (13) oder
- einem Sonnenrad (19) des Planetengetriebes (13) mechanisch gekoppelt ist.
4. Antriebssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Achse
(23) eines Sonnenrades (19) des Planetengetriebes (13) mit einer Rotorachse (23) zusammenfällt.
5. Antriebssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hohlwellenmotor (1) zum Antrieb eines Exzenters (29) vorgesehen ist.
6. Antriebssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Plane¬ tengetriebe (13) ein mehrstufiges Planetengetriebe ist.
7. Antriebssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hohlwellenmotor (1) einen Hohlwellengeber (35) aufweist.
8. Antriebssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Antriebssystem (2) einen Drehgeber (37) aufweist, welcher insbesondere mit dem Sonnenrad (19) oder mit der Hohlwelle (15) steif verbunden ist.
9. Umformungsmaschine (5), welche zum Antrieb eines Umformungswerkzeuges (73) ein Antriebssystem (2) aufweist, welches einen Hohlwellenmotor (1) aufweist.
10. Umformungsmaschine (5) nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Antriebssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt ist .
11. Umformungsmaschine (5) nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Achse
(23) des Hohlwellenmotors (1) und die Achse (23) eines Exzenters (29) fluchten.
12. Bearbeitungszentrum welches zum Antrieb eines Rundtisches oder einer Schwenkachse ein Antriebssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
PCT/EP2007/060208 2006-09-29 2007-09-26 Antriebssystem mit hohlwellenmotor und getriebe WO2008037734A1 (de)

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