DE102005059148B4

DE102005059148B4 - Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102005059148B4
Application number: DE102005059148A
Authority: DE
Inventors: Sven Lasch; Frank Weirauch
Original assignee: StarragHeckert GmbH
Current assignee: Starrag De GmbH
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: DE102005059148A1

Abstract

Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Antrieb einer Baugruppe, unter Verwendung eines Torque-Motors (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmodul als Antrieb einer rotierenden Tischbaugruppe oder als Schwenkantrieb einer Schwenkbaugruppe ausgebildet ist, wobei zwischen Torque-Motor (4) und einer zur anzutreibenden Baugruppe führenden Abtriebswelle (2) des Antriebsmoduls ein Getriebe (3) angeordnet ist, welches geeignet ist eine Dreh/Schwenkbewegung auf den Antrieb der rotierenden Tischbaugruppe oder den Schwenkantrieb der Schwenkbaugruppe zu übertragen und das durch den Torque-Motor (4) bereitgestellte Drehmoment zu erhöhen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und findet insbesondere für rotierende und schwenkende Baugruppen wie Tischbaugruppen und Baugruppen mit Schwenkachsen in Werkzeugmaschinen Anwendung.
Nach DE 201 10 420 U1 ist eine Werkzeugmaschine bekannt, bei welcher der Tisch über beidseitig angeordnete Direktantriebe schwenkbar gelagert ist. Als Motor wird ein linearer Rundmotor verwendet. Eine Werkzeugmaschine mit Direktantrieb wird auch in DE 102 59 215 A1 vorgestellt. Die Direktantriebe können dabei als Torque-Motoren ausgebildet sein und werden zum Antrieb der rotierenden Werkstück-Schwenkachse bzw. der rotierenden Drehtischachse eingesetzt. Nachteil der Torque-Motoren ist dabei, dass bei hohen zu erzeugenden Drehmomenten ein sehr großer Bauraum der Motoren erforderlich ist und diese großen Antriebe mit hohen Kosten verbunden sind. Durch die Motorengröße muss auch die Anschlussbaugruppe bzw. das Gehäuse hinsichtlich der erforderlichen Steifigkeit und Genauigkeit entsprechend ausgelegt sein, was den Bauraumbedarf und den erforderlichen Kostenrahmen weiter erhöht.
Aus DE 199 16 369 A1 ist es bekannt, einen Torque-Motor als Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine einzusetzen. Bei dieser Maschine zum Stanzen, Biegen und/oder Montieren von Blechteilen ist zwischen Torque-Motor und Schlitten ein Getriebe geschaltet, das als Kurvenscheibe, Pleul oder Kniehebel ausgebildet ist und eine lineare Bewegung des Schlittens erzeugt. Dabei ist auf der Antriebswelle des Torque-Motors eine den linearen Schlittenhub erzeugende Kurvenscheibe angeordnet. Eine rotierende Bewegung oder eine Schwenkbewegung kann dabei nicht übertragen werden. Weiterhin ist die Möglichkeit der Beeinflussung der Übersetzung begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antriebsmodul für Werkzeugmaschinen zu entwickeln, das die Übertragung hoher Drehmomente (größer 500 Nm) ermöglicht, einen kleinen Bauraumbedarf bei geringen Genauigkeitsanforderungen an das Gehäuse benötigt und kostengünstig ist. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst, vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Für das Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Antrieb einer Baugruppe, findet ein Torque-Motor Anwendung, wobei erfindungsgemäß der Antriebsmodul als Antrieb einer rotierenden Tischbaugruppe oder als Schwenkantrieb einer Schwenkbaugruppe ausgebildet ist, wobei zwischen Torque-Motor und einer zur anzutreibenden Baugruppe führenden Abtriebswelle des Antriebsmoduls ein Getriebe angeordnet ist, welches geeignet ist, eine Dreh/Schwenkbewegung auf den Antrieb der rotierenden Tischbaugruppe oder den Schwenkantrieb der Schwenkbaugruppe zu übertragen und das durch den Torque-Motor bereitgestellte Drehmoment zu erhöhen.
Bevorzugt findet dabei ein Einbau-Getriebe z. B. ein Cyclo-Getriebe Anwendung. Das Einbaugetriebe sitzt auf der Antriebswelle des Torque-Motors, wobei am Einbaugetriebe die Abtriebswelle angeflanscht ist, welche die Tischbaugruppe dreht oder die Schwenkbaugruppe schwenkt. Torque-Motor und Getriebe sind vorteilhafter Weise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei der Torque-Motor als Innen- oder Außenläufer ausgebildet sein kann.
Im Bereich der Antriebswelle des Torque-Motors kann dabei ein erstes Messsystem zur Messung des Drehwinkels der Antriebswelle des Torque-Motors angeordnet sein.
Vorteilhafter Weise besitzt das Antriebsmodul ein zweites Messsystem zur Messung des Drehwinkels der Abtriebswelle.
Dazu ist mit der Abtriebswelle eine Welle drehfest verbunden, die durch das Getriebe und den Torque-Motor zur gegenüberliegenden Seite des Antriebsmoduls reicht und welcher das zweite Messsystem zugeordnet ist.
Die Welle ist dabei mittig an der Abtriebswelle verdrehfest befestigt, wobei die Welle durch das Einbaugetriebe und den Torque-Motor bis zu dem zweiten Messsystem reicht. Das zweite Messsystem sitzt außen am Gehäuse auf der Seite des Torque-Motors.
Mit der neuartigen Lösung ist es möglich, die Kosten der Antriebseinheit gegenüber dem Einsatz eines entsprechend großen Torque-Motors, der geeignet ist ein großes Drehmoment bereitzustellen, um über 50% bis auf fast 75% zu reduzieren und das Einbaumaß ebenfalls drastisch zu verringern. Zur weiteren Kostenverringerung trägt die nun mögliche kleinere Anschlusskonstruktion bei.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: Beispiel einer Tischbaugruppe,
2: Beispiel einer Schwenkbaugruppe,
3: Ansicht einer Antriebseinheit mit Schnitt durch das Gehäuse
4: Längsschnitt gem. 3
1 zeigt eine Tischbaugruppe 10 bestehend aus einem Gehäuse 1T und einem darauf angeordneten Tisch T, welcher um eine Achse B drehbar ist. In dem Gehäuse 1T sitzt eine hier nicht sichtbare erfindungsgemäße Antriebseinheit. In 2 ist eine Schwenkbaugruppe 20 dargestellt.
Die Tischbaugruppe 10 sitzt mit dem Gehäuse 1T, über welchem der um die die Achse B drehbare Tisch T angeordnet ist, auf einem Querträger 21, der an seinen beiden Enden an Seitenwänden 22 über Schwenklager 23 um eine horizontale Achse A schwenkbar gelagert ist. Der Schwenkantrieb erfolgt über jeweils eine, in einem Gehäuse 1 außen an jeder Seitenwand 22 angeordnete, hier nicht sichtbare, erfindungsgemäße Antriebseinheit.
Die dreidimensionale Ansicht der Antriebseinheit mit Torque-Motor in Form eines Innenläufers im Teilschnitt zeigt 3. Die Abtriebswelle 2, welche z. B. den Tisch der Tischbaugruppe gemäß 1 dreht oder den Querträger 21 gemäß 2 schwenkt (hier nicht dargestellt), ist über ein als Einbaugetriebe ausgebildetes Getriebe 3 mit dem Torque-Motor 4 gekoppelt. Das Einbaugetriebe 3 und der Torque-Motor 4 sitzen in einem gemeinsamen Gehäuse 1, 1T, wobei die Abtriebswelle 2 ausgangsseitig am Einbaugetriebe 3 angeflanscht ist. Der in 2 nicht gezeigten Abtriebswelle der Antriebseinheit ist ein zweites Messsystem 7 zugeordnet, welches zur Erfassung der Winkelstellung des Getriebes und somit der Abtriebswelle dient. Da die Abtriebswelle 2 mit dem Querträger 21 verbunden ist, wird dieser bei einer Drehbewegung der Abtriebswelle ebenfalls um die Achse A geschwenkt und damit der Tisch T in die erforderliche Arbeitsposition gebracht. Das zweite Messsystem 7 ist gem. 2 außen am Gehäuse 1 auf der Seite des Torque-Motors angeordnet.
Den Längsschnitt gem. 3 zeigt 4. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, das der Torque-Motor 4 in einer Buchse 9 sitzt, die an einem Absatz 1.1 des Gehäuses 1 anliegt und mit Schrauben an der auf der Seite des Torque-Motors 4 liegenden Stirnseite 1.2 des Gehäuses 1 befestigt ist. Auf der Antriebswelle 5 des Torque-Motors 4 sitzt das Einbaugetriebe 3. Ausgangseitig ist am Einbaugetriebe 3 die Abtriebswelle 2 angeflanscht. Das Einbaugetriebe 3 liegt an einem weiteren Absatz 1.3 des Gehäuses 1 an und ist über Schraubverbindungen daran befestigt. Mittig an der Abtriebswelle 2 ist eine Welle 8 verdrehfest befestigt, die durch das Einbaugetriebe 3 und den Torque-Motor 4 bis zu dem zweiten Messsystem 7 reicht. Der Antriebswelle 5 des Torque-Motors 4 ist ein erstes Messsystem 6 zugeordnet, welches zur Erfassung des Drehwinkels des Antriebs des Torque-Motors dient.
Mit der erfindungsgemäßen überraschend einfachen Lösung kann der Einbauraum der Antriebseinheit wesentlich verringert werden. Bei einem erforderlichen Drehmoment von ca. 5500 Nm beträgt bei alleiniger Anwendung eines Torque-Motors dessen Einbaumaß (Durchmesser × Länge) 800 mm × 230 mm und dessen Kosten etwa 20.000 EUR. Dazu kommt ein hoher Aufwand für die Anschlusskonstruktion. Durch die Kombination eines Torque-Motors mit eine Einbau-Getriebe (z. B. Cyclo-Getriebe), welches eine Übersetzung z. B. 1:59 aufweist, kann ein Torque-Motor mit einem Antriebsmoment von nur 93 Nm verwendet werden. Dass Abtriebsmoment beträgt dann 5487 Nm. Das Einbaumaß von Torque-Motor und Cyclo-Getriebe beträgt insgesamt (Durchmesser × Länge) nur 310 mm × 216 mm. Die Gesamtkosten liegen lediglich bei ca. 4.000 EUR.
Durch die erfindungsgemäße Kombination von Torque-Motor und Getriebe kann somit der Einbaudurchmesser des Antriebes um über 50% reduziert und die Kosten um über 75% verringert werden. Die Verringerung des Einbaumaßes und auch des Gewichts ermöglicht auch eine kostengünstigere Gestaltung der Anschlusskonstruktion.

Claims

Antriebsmodul einer Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Antrieb einer Baugruppe, unter Verwendung eines Torque-Motors (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmodul als Antrieb einer rotierenden Tischbaugruppe oder als Schwenkantrieb einer Schwenkbaugruppe ausgebildet ist, wobei zwischen Torque-Motor (4) und einer zur anzutreibenden Baugruppe führenden Abtriebswelle (2) des Antriebsmoduls ein Getriebe (3) angeordnet ist, welches geeignet ist eine Dreh/Schwenkbewegung auf den Antrieb der rotierenden Tischbaugruppe oder den Schwenkantrieb der Schwenkbaugruppe zu übertragen und das durch den Torque-Motor (4) bereitgestellte Drehmoment zu erhöhen.
Antriebsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) ein Einbaugetriebe ist.
Antriebsmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Antriebswelle (5) des Torque-Motors (4) das Einbaugetriebe (3) sitzt und dass am Einbaugetriebe (3) die Abtriebswelle (2) angeflanscht ist, welche die Tischbaugruppe dreht oder die Schwenkbaugruppe schwenkt.
Antriebsmodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbaugetriebe ein Cyclo-Getriebe ist.
Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Antriebswelle (5) des Torque-Motors (4) ein erstes Messsystem (6) zur Messung des Drehwinkels der Antriebswelle des Torque-Motors angeordnet ist.
Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul ein zweites Messsystem (7) zur Messung des Drehwinkels der Abtriebswelle (2) aufweist.
Antriebsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Abtriebswelle (2) eine Welle (8) drehfest verbunden ist, die zur gegenüberliegenden Seite des Antriebsmoduls reicht und welcher das zweite Messsystem (7) zugeordnet ist.
Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (8) mittig an der Abtriebswelle (2) verdrehfest befestigt ist und dass die Welle (8) durch das Einbaugetriebe (3) und den Torque-Motor (4) bis zu dem zweiten Messsystem reicht.
Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Torque-Motor (4) und das Getriebe (3) in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind.
Antriebsmodul nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Messsystem (7) außen am Gehäuse (1) auf der Seite des Torque-Motors (4) sitzt.
Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Torque-Motor (4) als Innen- oder Außenläufer ausgebildet ist.