專利名稱：用于可受控制地移動(dòng)的滑座的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按所附權(quán)利要求1的前序部分所述的用于機(jī)床的 相對(duì)于機(jī)床底座可受控制地移動(dòng)的滑座的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
類屬的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)例如在具有較長(zhǎng)的線性引導(dǎo)的以及可控地移動(dòng)的 軸或滑座的刀具機(jī)床和其他生產(chǎn)機(jī)床上使用。
線性軸目前通常通過梯形、球形或者輥形螺紋驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，利 用所述線性軸可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)和機(jī)械上剛性的軸。但因?yàn)榻?jīng)常沒有可供使 用的空心軸馬達(dá)，所以主軸或者主軸螺母與電伺服馬達(dá)必須借助齒形 皮帶聯(lián)接。出于功率匹配的原因， 一般情況下需要前置連接的傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)。
這些解決方案的缺點(diǎn)是，這些系統(tǒng)由于需要大量的部件(主軸、 主軸螺母、齒形皮帶、傳動(dòng)機(jī)構(gòu))，結(jié)構(gòu)上既復(fù)雜，購(gòu)置上又很昂貴。 此外，主軸的高剛度由于由彈性體材料組成的相對(duì)柔性的齒形皮帶而 失去作用。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)部此外會(huì)產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)間隙，由此軸不再可能精 確定位。
為使成本最小化，此外公知在線性軸上滑座直接通過齒形皮帶與 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接，從而可以取消主軸系統(tǒng)。但由此達(dá)到的節(jié) 省成本的優(yōu)點(diǎn)與下述缺點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，按照這種方式實(shí)現(xiàn)的線性軸機(jī)械上 不是非常剛性的，也不能精確定位。
在其他解決方案中使用線性直流馬達(dá)。在這種情況下，初級(jí)部件(線圈系統(tǒng))與滑座并且次級(jí)部件(磁鐵)與機(jī)床床身螺栓連接。驅(qū) 動(dòng)力因此直接在滑座上產(chǎn)生，從而可以取消任何類型的成本密集型傳 遞元件。這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)參數(shù)得到優(yōu)化的情況下也可以機(jī)械上非 常剛性地實(shí)施。這些驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面的缺點(diǎn)是，磁軌必須在移動(dòng)路徑的 整個(gè)長(zhǎng)度上安裝，這與很高的成本相關(guān)聯(lián)。此外，初級(jí)部件與次級(jí)部 件之間產(chǎn)生很高的磁吸引力，礤吸引力對(duì)線性引導(dǎo)是一種附加的負(fù)荷。
US 4.750.970介紹了一種具有齒條-小齒輪組合的驅(qū)動(dòng)器，其中齒 條設(shè)置在機(jī)床床身上并且小齒輪連同傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)設(shè)置在滑座 上。小齒輪與齒條嚙合并因此驅(qū)動(dòng)線性引導(dǎo)的滑座?；跒榱斯β势?配所必需的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可能出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)間隙，這使得精確定位不可能。
DE 101 60 014 C2公開了一種用于刀具機(jī)床的可控地移動(dòng)的滑座 的驅(qū)動(dòng)裝置，其取代具有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服馬達(dá)使用轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。轉(zhuǎn)矩馬 達(dá)為多極的、同步、轉(zhuǎn)矩強(qiáng)的電動(dòng)馬達(dá)，它們可以無中間連接的傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)小齒輪。小齒輪與馬達(dá)軸整體構(gòu)成。馬達(dá)與限制圓周室 的U形軸承體固定連接。通過軸承體的U形橫截面雖然可以減輕重量， 但這對(duì)轉(zhuǎn)子的剛性卻具有不利影響。因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子與定子之間產(chǎn)生磁性 吸引力，所以轉(zhuǎn)子能夠類似于音叉那樣產(chǎn)生振動(dòng)。這種缺點(diǎn)可以通過 附加的法蘭盤避免。但任何附加的部件與更高的成本相關(guān)聯(lián)。此外， 軸承體的具有極大的切入深度的U形構(gòu)造方式很難通過車削加工制 造。小齒輪和馬達(dá)軸的整體實(shí)施本身同樣帶來缺點(diǎn)。因?yàn)樾↓X輪出于 磨損原因應(yīng)由淬火鋼制成，但軸卻不需要被淬火，所以這種結(jié)構(gòu)是不 必要地昂貴的。此外的缺點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子借助夾緊組件這樣卡緊在軸上， 使轉(zhuǎn)子不是直接在軸上定中心，而是基本上通過夾緊組件定中心。在 夾緊組件上的螺栓未均勻擰緊的情況下，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的徑向撞擊，該 徑向撞擊是如此大，以使得馬達(dá)的正常工作可能被不利地影響或者甚 至被破壞。這可以嚴(yán)重到下述程度，即會(huì)使轉(zhuǎn)子在定子上打滑。
在DE 101 60 014 C2介紹的驅(qū)動(dòng)裝置中，馬達(dá)軸的端部支承在滾
5動(dòng)軸承上。在圖3所示的實(shí)施方式中使用圓錐滾子軸承。為使圓錐滾 子軸承可靠和長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，正確的軸承預(yù)應(yīng)力的調(diào)整至關(guān)重要。兩
個(gè)圓錐滾子軸承設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器的對(duì)置部位上，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和不同的機(jī)器 部件因此處于軸承之間。由此形成很長(zhǎng)的公差鏈，這能夠使得正常的 預(yù)應(yīng)力調(diào)整很難或根本不可能。設(shè)置在兩個(gè)相對(duì)夾緊的圓錐滾子軸承 之間的定子在正常運(yùn)行期間產(chǎn)生熱耗。由于外殼內(nèi)由此引發(fā)的熱膨脹， 會(huì)影響軸承預(yù)應(yīng)力或者使該軸承預(yù)應(yīng)力變大超出允許尺寸，從而導(dǎo)致 軸承提前報(bào)廢。與例如球軸承相比，圓錐滾子軸承具有更高的摩擦力 矩。這一點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致圓錐滾子軸承內(nèi)更高的升溫并因此導(dǎo)致軸承提前報(bào) 廢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于，從DE 101 60 014 C2出發(fā)提供一種用于 可控地移動(dòng)的滑座的得到改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置的特征在于結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單并且能夠成本低廉地實(shí)現(xiàn)。
依據(jù)本發(fā)明的目的通過根據(jù)所附的權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置得 以實(shí)現(xiàn)。
依據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的特征在于，為了支承軸，使用一種構(gòu)成 為固定軸承的滾動(dòng)軸承和一種構(gòu)成為浮動(dòng)軸承的滾動(dòng)軸承。
此外的特征在于，電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子與軸直接通過機(jī)械固定件，最 好借助夾緊組件連接。由此達(dá)到轉(zhuǎn)子在軸上通過更大的長(zhǎng)度圓柱體地 定中心，從而轉(zhuǎn)子可以在最小的徑向振擺誤差情況下足夠精確地定中 心。
依據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于，由于固定-浮動(dòng)的軸承 系統(tǒng)，通過定子和外殼升溫造成的熱膨脹不影響軸承預(yù)應(yīng)力。這一點(diǎn) 的依據(jù)在于，與固定軸承相反，浮動(dòng)軸承公知允許在縱向上的熱膨脹。此外具有優(yōu)點(diǎn)的是，依據(jù)本發(fā)明的解決方案與由DE 101 60 014 C2 預(yù)公開的解決方案相反，不使用軸與小齒輪的整體式實(shí)施方式，而是 使用軸和小齒輪的兩部分式的實(shí)施方式。因?yàn)榕c齒條嚙合的小齒輪承 受的磨損比軸承受的磨損大，所以小齒輪可以由比軸的材料抵抗能力 更強(qiáng)的材料制造。此外，小齒輪可以無需較大的改裝開支而被更換。
按照一種具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式，小齒輪由淬火鋼組成以及軸由成 本低廉的未淬火鋼組成。按照這種方式，可以實(shí)現(xiàn)明顯的成本節(jié)約。
在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，固定軸承實(shí)施為雙排的角接觸球 軸承并設(shè)置在小齒輪的區(qū)域內(nèi)。通過這種支撐能力非常高的軸承可以 優(yōu)化支持由小齒輪和齒條的預(yù)應(yīng)力和驅(qū)動(dòng)力所產(chǎn)生的徑向負(fù)荷。
浮動(dòng)輪可以實(shí)施為深溝球軸承。
與圓錐滾子軸承相反，對(duì)于球軸承無需軸承預(yù)應(yīng)力復(fù)雜的外部調(diào)
整。軸承預(yù)應(yīng)力的調(diào)整在雙排的角接觸球軸承的內(nèi)部部件內(nèi)部地得以
解決。由于無需外部調(diào)整，也不產(chǎn)生像圓錐滾子軸承中那樣使正常的
預(yù)應(yīng)力調(diào)整變得困難的長(zhǎng)公差鏈。此外球軸承在類似的結(jié)構(gòu)尺寸情況 下通常具有比圓錐滾子軸承小的摩擦力矩。由此球軸承在相同的運(yùn)行
條件下升溫不像圓錐滾子軸承那樣強(qiáng)并因此明顯更慢地磨損，這提高 運(yùn)行可靠性并且導(dǎo)致成本節(jié)約。
事實(shí)證明特別具有優(yōu)點(diǎn)的是，轉(zhuǎn)子的橫截面T形構(gòu)造方式。這種 造型的轉(zhuǎn)子的特征在于重量比較輕。盡管實(shí)現(xiàn)了降低重量，但轉(zhuǎn)子本 身仍具有所需的剛度。因此不需要用于轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的附加部件，從而
又導(dǎo)致制造成本的降低。
按照另一種具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式，軸的與小齒輪對(duì)置的端部上設(shè)
7置旋轉(zhuǎn)編碼器，該旋轉(zhuǎn)編碼器用于檢測(cè)滑座的位置變化。
此外依據(jù)目的，在背離小齒輪的殼板上設(shè)置用于電動(dòng)馬達(dá)的電觸 點(diǎn)接通的插頭連接器。作為選擇，觸點(diǎn)接通例如也可以通過電纜螺釘 連接或者接線盒實(shí)現(xiàn)。
在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，作為電動(dòng)馬達(dá)使用轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。利 用這種大功率的馬達(dá)可以無需中間連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而提供為了驅(qū)動(dòng)小齒 輪所必需的高轉(zhuǎn)矩。
依據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的另一優(yōu)點(diǎn)在于，所使用的結(jié)構(gòu)形式可以 特別好地作為組合部件解決方案使用。通過馬達(dá)長(zhǎng)度或馬達(dá)直徑的變 換，所介紹的驅(qū)動(dòng)器解決方案可以按照簡(jiǎn)單和成本低廉的類型和方式 與不同的負(fù)荷數(shù)據(jù)相匹配。這一點(diǎn)可以在保留機(jī)械接口 (螺栓緊固幾 何尺寸)和電氣接口 (插頭連接器)的情況下實(shí)施。此外整體也可以 在可能需要的維護(hù)或修理作業(yè)的情況下節(jié)省成本地發(fā)揮作用。


本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、細(xì)節(jié)和進(jìn)一步構(gòu)成來自下面借助附圖對(duì)優(yōu)選 實(shí)施方式的說明。其中-
圖1示出依據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的縱剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示依據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置用于機(jī)床未示出的滑座相對(duì)于機(jī) 床底座受控制的移動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)裝置包括設(shè)置在軸01上的具有定子02和轉(zhuǎn)子03的電動(dòng)馬達(dá)。 作為電動(dòng)馬達(dá)最好使用轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。轉(zhuǎn)子03由軸01支撐并在所述軸01 上面通過較大長(zhǎng)度圓柱體地定中心。按照這種方式，轉(zhuǎn)子03在最小的 徑向振擺誤差情況下可以足夠精確地定中心。轉(zhuǎn)子03借助夾緊組件04固定卡緊在軸01上。由此保證無打滑的轉(zhuǎn)矩傳遞。
電動(dòng)馬達(dá)最好設(shè)置在環(huán)繞定子02的冷卻套05內(nèi)。電動(dòng)馬達(dá)的兩 側(cè)借助殼板06封閉。殼板06與冷卻套05通過機(jī)械連接件07固定連 接。用于容納兩個(gè)滾動(dòng)軸承09、 10的空隙被安設(shè)到殼板06內(nèi)。兩個(gè) 滾動(dòng)軸承09、 10設(shè)置在軸01的彼此對(duì)置的端部上。在所示的優(yōu)選實(shí) 施方式中，作為滾動(dòng)軸承09、 IO使用實(shí)施為固定軸承的雙排的角接觸 球軸承09和實(shí)施為浮動(dòng)軸承的深溝球軸承10。
在軸01的一個(gè)端部上法蘭連接小齒輪12。小齒輪12與齒條13 嚙合。在軸01的與小齒輪12對(duì)置的端部上設(shè)置用于檢測(cè)通過驅(qū)動(dòng)裝 置而被推移的滑座的位置變化的旋轉(zhuǎn)編碼器15。在背離小齒輪12的殼 板06上此外設(shè)置插頭連接器17。借助插頭連接器17能夠以依據(jù)目的 和成本低廉的方式進(jìn)行電動(dòng)馬達(dá)的供電。在其他實(shí)施方式情況下，取 代插頭連接器17也可以使用電觸點(diǎn)接通的電纜螺釘連接或者接線盒。附圖符號(hào)
01 軸
02 定子
03 轉(zhuǎn)子
04 夾緊組件
05 冷卻套
06 殼板
07 機(jī)械連接件
08 -
09 雙排的角接觸球軸承
10 深溝球軸承
11 -
12 小齒輪
13 齒條
14 -
15 旋轉(zhuǎn)編碼器
16 -
17 插頭連接器
權(quán)利要求
1.用于機(jī)床的滑座的驅(qū)動(dòng)裝置，該滑座能夠相對(duì)于機(jī)床底座受控制地移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括a.可控的電動(dòng)馬達(dá)，所述電動(dòng)馬達(dá)具有定子(02)、轉(zhuǎn)子(03)和由所述轉(zhuǎn)子(03)所驅(qū)動(dòng)的軸(01)；b.設(shè)置在所述軸(01)上的小齒輪(12)；c.與所述小齒輪(12)嚙合且設(shè)置在所述機(jī)床底座上的齒條(13)，以及d.至少兩個(gè)彼此相距的用于支承所述軸(01)的滾動(dòng)軸承(09、10)；其特征在于，所述滾動(dòng)軸承中的一個(gè)構(gòu)成為固定軸承(09)并且另一個(gè)滾動(dòng)軸承構(gòu)成為浮動(dòng)軸承(10)。
2. 按權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述實(shí)施為固定 軸承的滾動(dòng)軸承是靠近所述小齒輪(12)設(shè)置的雙排的角接觸球軸承(09)。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述實(shí)施為 浮動(dòng)軸承的滾動(dòng)軸承是遠(yuǎn)離所述小齒輪(12)設(shè)置的深溝球軸承(10)。
4. 按權(quán)利要求l至3之一所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn) 子(03)具有T形的橫截面。
5. 按權(quán)利要求1至4之一所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn) 子(03)與所述軸(01)通過機(jī)械的固定件連接。
6. 按權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述固定件為夾 緊組件(04)。
7. 按權(quán)利要求1至6之一所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述小 齒輪(12)法蘭連接在所述軸(01)的一個(gè)端部上。
8. 按權(quán)利要求1至7之一所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，在所述 軸(01)的與所述小齒輪(12)對(duì)置的端部上設(shè)置旋轉(zhuǎn)編碼器(15)。
9. 按權(quán)利要求1至8之一所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，至少定 子(02)、轉(zhuǎn)子(03)和軸(01)的節(jié)段設(shè)置在外殼內(nèi)，該外殼包括 冷卻套(05)和兩個(gè)端側(cè)的殼板(06)。
10. 按權(quán)利要求9所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述滾動(dòng)軸承 (09、 10)設(shè)置在所述殼板(06)的中央空隙內(nèi)。
11. 按權(quán)利要求9或IO所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，在背離所 述小齒輪(12)的所述殼板(06)上設(shè)置插頭連接器(17)，用于所 述電動(dòng)馬達(dá)的電觸點(diǎn)接通。
12. 按權(quán)利要求1至11之一所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述 電動(dòng)馬達(dá)為轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。
13. 按權(quán)利要求1至11之一所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述 小齒輪(12)由淬火鋼組成以及所述軸(01)由未淬火鋼組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)床的相對(duì)于機(jī)床底座可受控制地移動(dòng)的滑座的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置具有設(shè)置在軸(01)上的可控的電動(dòng)馬達(dá)，該電動(dòng)馬達(dá)包括定子(02)和轉(zhuǎn)子(03)；設(shè)置在軸(01)上的由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的小齒輪(12)和與小齒輪(12)嚙合的齒條(13)，其中，齒條(13)設(shè)置在機(jī)床底座上；以及至少兩個(gè)用于支承軸(01)的滾動(dòng)軸承(09、10)，其中，滾動(dòng)軸承(09、10)設(shè)置在殼板(06)的空隙內(nèi)。依據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的特征在于，一個(gè)滾動(dòng)軸承構(gòu)成為固定軸承(09)以及一個(gè)軸承構(gòu)成為浮動(dòng)軸承(10)，轉(zhuǎn)子(03)與軸(01)通過機(jī)械的固定件連接。
文檔編號(hào)H02K29/00GK101585151SQ20091014172
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者岡特·施密特, 托馬斯·迪滕霍費(fèi)爾 申請(qǐng)人:謝夫勒兩合公司