专利名称：用于可受控制地移动的滑座的驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按所附权利要求1的前序部分所述的用于机床的 相对于机床底座可受控制地移动的滑座的驱动装置。
背景技术：
类属的驱动机构例如在具有较长的线性引导的以及可控地移动的 轴或滑座的刀具机床和其他生产机床上使用。
线性轴目前通常通过梯形、球形或者辊形螺纹驱动机构驱动，利 用所述线性轴可以实现长和机械上刚性的轴。但因为经常没有可供使 用的空心轴马达，所以主轴或者主轴螺母与电伺服马达必须借助齿形 皮带联接。出于功率匹配的原因， 一般情况下需要前置连接的传动机 构。
这些解决方案的缺点是，这些系统由于需要大量的部件(主轴、 主轴螺母、齿形皮带、传动机构)，结构上既复杂，购置上又很昂贵。 此外，主轴的高刚度由于由弹性体材料组成的相对柔性的齿形皮带而 失去作用。传动机构的内部此外会产生逆转间隙，由此轴不再可能精 确定位。
为使成本最小化，此外公知在线性轴上滑座直接通过齿形皮带与 驱动马达或传动机构联接，从而可以取消主轴系统。但由此达到的节 省成本的优点与下述缺点相关联，按照这种方式实现的线性轴机械上 不是非常刚性的，也不能精确定位。
在其他解决方案中使用线性直流马达。在这种情况下，初级部件(线圈系统)与滑座并且次级部件(磁铁)与机床床身螺栓连接。驱 动力因此直接在滑座上产生，从而可以取消任何类型的成本密集型传 递元件。这种驱动系统在调节参数得到优化的情况下也可以机械上非 常刚性地实施。这些驱动系统方面的缺点是，磁轨必须在移动路径的 整个长度上安装，这与很高的成本相关联。此外，初级部件与次级部 件之间产生很高的磁吸引力，礤吸引力对线性引导是一种附加的负荷。
US 4.750.970介绍了一种具有齿条-小齿轮组合的驱动器，其中齿 条设置在机床床身上并且小齿轮连同传动机构和驱动马达设置在滑座 上。小齿轮与齿条啮合并因此驱动线性引导的滑座。基于为了功率匹 配所必需的传动机构可能出现逆转间隙，这使得精确定位不可能。
DE 101 60 014 C2公开了一种用于刀具机床的可控地移动的滑座 的驱动装置，其取代具有传动机构的伺服马达使用转矩马达。转矩马 达为多极的、同步、转矩强的电动马达，它们可以无中间连接的传动 机构直接驱动小齿轮。小齿轮与马达轴整体构成。马达与限制圆周室 的U形轴承体固定连接。通过轴承体的U形横截面虽然可以减轻重量， 但这对转子的刚性却具有不利影响。因为在转子与定子之间产生磁性 吸引力，所以转子能够类似于音叉那样产生振动。这种缺点可以通过 附加的法兰盘避免。但任何附加的部件与更高的成本相关联。此外， 轴承体的具有极大的切入深度的U形构造方式很难通过车削加工制 造。小齿轮和马达轴的整体实施本身同样带来缺点。因为小齿轮出于 磨损原因应由淬火钢制成，但轴却不需要被淬火，所以这种结构是不 必要地昂贵的。此外的缺点是，转子借助夹紧组件这样卡紧在轴上， 使转子不是直接在轴上定中心，而是基本上通过夹紧组件定中心。在 夹紧组件上的螺栓未均匀拧紧的情况下，会导致转子的径向撞击，该 径向撞击是如此大，以使得马达的正常工作可能被不利地影响或者甚 至被破坏。这可以严重到下述程度，即会使转子在定子上打滑。
在DE 101 60 014 C2介绍的驱动装置中，马达轴的端部支承在滚
5动轴承上。在图3所示的实施方式中使用圆锥滚子轴承。为使圆锥滚 子轴承可靠和长期稳定工作，正确的轴承预应力的调整至关重要。两
个圆锥滚子轴承设置在驱动器的对置部位上，驱动马达和不同的机器 部件因此处于轴承之间。由此形成很长的公差链，这能够使得正常的 预应力调整很难或根本不可能。设置在两个相对夹紧的圆锥滚子轴承 之间的定子在正常运行期间产生热耗。由于外壳内由此引发的热膨胀， 会影响轴承预应力或者使该轴承预应力变大超出允许尺寸，从而导致 轴承提前报废。与例如球轴承相比，圆锥滚子轴承具有更高的摩擦力 矩。这一点会导致圆锥滚子轴承内更高的升温并因此导致轴承提前报 废。
发明内容
本发明的目的因此在于，从DE 101 60 014 C2出发提供一种用于 可控地移动的滑座的得到改进的驱动装置，该驱动装置的特征在于结 构简单并且能够成本低廉地实现。
依据本发明的目的通过根据所附的权利要求1所述的驱动装置得 以实现。
依据本发明的驱动装置的特征在于，为了支承轴，使用一种构成 为固定轴承的滚动轴承和一种构成为浮动轴承的滚动轴承。
此外的特征在于，电动马达的转子与轴直接通过机械固定件，最 好借助夹紧组件连接。由此达到转子在轴上通过更大的长度圆柱体地 定中心，从而转子可以在最小的径向振摆误差情况下足够精确地定中 心。
依据本发明的驱动装置一个主要优点在于，由于固定-浮动的轴承 系统，通过定子和外壳升温造成的热膨胀不影响轴承预应力。这一点 的依据在于，与固定轴承相反，浮动轴承公知允许在纵向上的热膨胀。此外具有优点的是，依据本发明的解决方案与由DE 101 60 014 C2 预公开的解决方案相反，不使用轴与小齿轮的整体式实施方式，而是 使用轴和小齿轮的两部分式的实施方式。因为与齿条啮合的小齿轮承 受的磨损比轴承受的磨损大，所以小齿轮可以由比轴的材料抵抗能力 更强的材料制造。此外，小齿轮可以无需较大的改装开支而被更换。
按照一种具有优点的实施方式，小齿轮由淬火钢组成以及轴由成 本低廉的未淬火钢组成。按照这种方式，可以实现明显的成本节约。
在一种特别优选的实施方式中，固定轴承实施为双排的角接触球 轴承并设置在小齿轮的区域内。通过这种支撑能力非常高的轴承可以 优化支持由小齿轮和齿条的预应力和驱动力所产生的径向负荷。
浮动轮可以实施为深沟球轴承。
与圆锥滚子轴承相反，对于球轴承无需轴承预应力复杂的外部调
整。轴承预应力的调整在双排的角接触球轴承的内部部件内部地得以
解决。由于无需外部调整，也不产生像圆锥滚子轴承中那样使正常的
预应力调整变得困难的长公差链。此外球轴承在类似的结构尺寸情况 下通常具有比圆锥滚子轴承小的摩擦力矩。由此球轴承在相同的运行
条件下升温不像圆锥滚子轴承那样强并因此明显更慢地磨损，这提高 运行可靠性并且导致成本节约。
事实证明特别具有优点的是，转子的横截面T形构造方式。这种 造型的转子的特征在于重量比较轻。尽管实现了降低重量，但转子本 身仍具有所需的刚度。因此不需要用于转子稳定性的附加部件，从而
又导致制造成本的降低。
按照另一种具有优点的实施方式，轴的与小齿轮对置的端部上设
7置旋转编码器，该旋转编码器用于检测滑座的位置变化。
此外依据目的，在背离小齿轮的壳板上设置用于电动马达的电触 点接通的插头连接器。作为选择，触点接通例如也可以通过电缆螺钉 连接或者接线盒实现。
在一种特别优选的实施方式中，作为电动马达使用转矩马达。利 用这种大功率的马达可以无需中间连接传动机构而提供为了驱动小齿 轮所必需的高转矩。
依据本发明的驱动装置的另一优点在于，所使用的结构形式可以 特别好地作为组合部件解决方案使用。通过马达长度或马达直径的变 换，所介绍的驱动器解决方案可以按照简单和成本低廉的类型和方式 与不同的负荷数据相匹配。这一点可以在保留机械接口 (螺栓紧固几 何尺寸)和电气接口 (插头连接器)的情况下实施。此外整体也可以 在可能需要的维护或修理作业的情况下节省成本地发挥作用。
本发明的其他优点、细节和进一步构成来自下面借助附图对优选 实施方式的说明。其中-
图1示出依据本发明的驱动装置的纵剖面图。
具体实施例方式
图1所示依据本发明的驱动装置用于机床未示出的滑座相对于机 床底座受控制的移动。
驱动装置包括设置在轴01上的具有定子02和转子03的电动马达。 作为电动马达最好使用转矩马达。转子03由轴01支撑并在所述轴01 上面通过较大长度圆柱体地定中心。按照这种方式，转子03在最小的 径向振摆误差情况下可以足够精确地定中心。转子03借助夹紧组件04固定卡紧在轴01上。由此保证无打滑的转矩传递。
电动马达最好设置在环绕定子02的冷却套05内。电动马达的两 侧借助壳板06封闭。壳板06与冷却套05通过机械连接件07固定连 接。用于容纳两个滚动轴承09、 10的空隙被安设到壳板06内。两个 滚动轴承09、 10设置在轴01的彼此对置的端部上。在所示的优选实 施方式中，作为滚动轴承09、 IO使用实施为固定轴承的双排的角接触 球轴承09和实施为浮动轴承的深沟球轴承10。
在轴01的一个端部上法兰连接小齿轮12。小齿轮12与齿条13 啮合。在轴01的与小齿轮12对置的端部上设置用于检测通过驱动装 置而被推移的滑座的位置变化的旋转编码器15。在背离小齿轮12的壳 板06上此外设置插头连接器17。借助插头连接器17能够以依据目的 和成本低廉的方式进行电动马达的供电。在其他实施方式情况下，取 代插头连接器17也可以使用电触点接通的电缆螺钉连接或者接线盒。附图符号
01 轴
02 定子
03 转子
04 夹紧组件
05 冷却套
06 壳板
07 机械连接件
08 -
09 双排的角接触球轴承
10 深沟球轴承
11 -
12 小齿轮
13 齿条
14 -
15 旋转编码器
16 -
17 插头连接器
权利要求
1.用于机床的滑座的驱动装置，该滑座能够相对于机床底座受控制地移动，所述驱动装置包括a.可控的电动马达，所述电动马达具有定子(02)、转子(03)和由所述转子(03)所驱动的轴(01)；b.设置在所述轴(01)上的小齿轮(12)；c.与所述小齿轮(12)啮合且设置在所述机床底座上的齿条(13)，以及d.至少两个彼此相距的用于支承所述轴(01)的滚动轴承(09、10)；其特征在于，所述滚动轴承中的一个构成为固定轴承(09)并且另一个滚动轴承构成为浮动轴承(10)。
2. 按权利要求l所述的驱动装置，其特征在于，所述实施为固定 轴承的滚动轴承是靠近所述小齿轮(12)设置的双排的角接触球轴承(09)。
3. 按权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，所述实施为 浮动轴承的滚动轴承是远离所述小齿轮(12)设置的深沟球轴承(10)。
4. 按权利要求l至3之一所述的驱动装置，其特征在于，所述转 子(03)具有T形的横截面。
5. 按权利要求1至4之一所述的驱动装置，其特征在于，所述转 子(03)与所述轴(01)通过机械的固定件连接。
6. 按权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述固定件为夹 紧组件(04)。
7. 按权利要求1至6之一所述的驱动装置，其特征在于，所述小 齿轮(12)法兰连接在所述轴(01)的一个端部上。
8. 按权利要求1至7之一所述的驱动装置，其特征在于，在所述 轴(01)的与所述小齿轮(12)对置的端部上设置旋转编码器(15)。
9. 按权利要求1至8之一所述的驱动装置，其特征在于，至少定 子(02)、转子(03)和轴(01)的节段设置在外壳内，该外壳包括 冷却套(05)和两个端侧的壳板(06)。
10. 按权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，所述滚动轴承 (09、 10)设置在所述壳板(06)的中央空隙内。
11. 按权利要求9或IO所述的驱动装置，其特征在于，在背离所 述小齿轮(12)的所述壳板(06)上设置插头连接器(17)，用于所 述电动马达的电触点接通。
12. 按权利要求1至11之一所述的驱动装置，其特征在于，所述 电动马达为转矩马达。
13. 按权利要求1至11之一所述的驱动装置，其特征在于，所述 小齿轮(12)由淬火钢组成以及所述轴(01)由未淬火钢组成。
全文摘要
本发明涉及一种用于机床的相对于机床底座可受控制地移动的滑座的驱动装置，该驱动装置具有设置在轴(01)上的可控的电动马达，该电动马达包括定子(02)和转子(03)；设置在轴(01)上的由电动马达驱动的小齿轮(12)和与小齿轮(12)啮合的齿条(13)，其中，齿条(13)设置在机床底座上；以及至少两个用于支承轴(01)的滚动轴承(09、10)，其中，滚动轴承(09、10)设置在壳板(06)的空隙内。依据本发明的驱动装置的特征在于，一个滚动轴承构成为固定轴承(09)以及一个轴承构成为浮动轴承(10)，转子(03)与轴(01)通过机械的固定件连接。
文档编号H02K29/00GK101585151SQ20091014172
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月25日 优先权日2008年5月23日
发明者冈特·施密特, 托马斯·迪滕霍费尔 申请人:谢夫勒两合公司