專利名稱：特別適用于旋轉(zhuǎn)臺的電動直接驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別適用于旋轉(zhuǎn)工作臺，例如才幾床或拍定運系統(tǒng) 的旋轉(zhuǎn)工作臺的電動直接驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
一種用于4幾床圓工作臺的4t轉(zhuǎn)軸7fc裝置已通過例如DE 10 2005 024 004 Al而為人所知。該裝置配備有用于電動直4姿驅(qū)動圓工 作臺的轉(zhuǎn)矩馬達。/>知的圓工作臺的轉(zhuǎn)矩馬達被構(gòu)造為永磁鐵勵磁
的圓盤式轉(zhuǎn)子。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種相對于現(xiàn)有技術(shù)狀況而言應(yīng)用范圍 廣泛的電動直4妾驅(qū)動裝置，該傳動裝置應(yīng)同時滿足制造經(jīng)濟合理且 機械精度高的要求。
才艮據(jù)本發(fā)明，上述目的通過一種具備4又利要求l所述特;f正的電 動直接驅(qū)動裝置來實現(xiàn)。該直接驅(qū)動裝置具有一個實際上呈旋轉(zhuǎn)對 稱的中央圓柱體以及兩個與此中央圓柱體同軸安裝且相互獨立的、 能夠旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子部件。中央圓柱體是有利的一體式形成，但是其也 可由多個，尤其是兩個部分組成。在這兩種情況下，中央圓^主體采 用空心結(jié)構(gòu)都是有益的，因為采用空心圓柱體結(jié)構(gòu)就能夠沿著直接 驅(qū)動裝置的對稱軸傳輸介質(zhì)，例如液體?？蛇x地，也可以考慮采用實心圓柱體結(jié)構(gòu)，就是i兌，在軸向方向上沒有通道開口的結(jié)構(gòu)。不 管何種情況，轉(zhuǎn)子部件中至少有一個能夠與旋轉(zhuǎn)工作臺相連接。
是通過轉(zhuǎn)矩馬達實現(xiàn)。為將各轉(zhuǎn)子部件相對于中央圓柱體可旋轉(zhuǎn)地 支承住而分別設(shè)置至少一個軸承，尤其是滾動軸承。球軸承以及滾 子軸承都可考慮用作滾動軸承。在第一種情況中，有利的是采用多 列的角4妄觸5求軸7 義，而在應(yīng)用滾子作為滾動體時，軸岸義優(yōu)選地纟皮構(gòu) 造成軸向-徑向-圓柱滾子軸承。在所有情況中，滾動軸承都具有內(nèi) 環(huán)，該內(nèi)環(huán)與唯一的中央圓柱體的圓柱形表面相連4妄，圓柱形表面 在軸向上位于電動直接驅(qū)動裝置之間。在其上安裝有滾動軸承的內(nèi) 環(huán)的、結(jié)構(gòu) 一 致的中央圓柱體的圓柱形表面使得電動直接驅(qū)動裝置 的生產(chǎn)能特別經(jīng)濟地進行，其中，獲得了各個滾動軸承的精確的同
戽由，i。
比如磁阻馬達適合用作電動直接驅(qū)動裝置。然而，優(yōu)選將電動 直接驅(qū)動裝置設(shè)計成同步馬達，其中每一個直接驅(qū)動裝置的可通電
的基件(Primarteil)都與中央圓柱體抗扭地連接，而轉(zhuǎn)子部件被構(gòu) 造成永》茲《失勵石茲的輔件(Sekundarteil )。用于探測角度和/或轉(zhuǎn)數(shù)的 裝置有利地軸向上設(shè)置在輔件之間。
才艮據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，-沒計用于支承輔件的所有軸承-故軸
向安裝在電動直4妻驅(qū)動裝置之間。分配給單個轉(zhuǎn)子部件的軸7K,尤
其是滾動軸承之間的軸向間距4艮小，因而特別有助于將不同^走轉(zhuǎn)軸
承之間的角度偏移或者軸偏移減小到最低程度。在特別優(yōu)選的設(shè)計
方案中，中央圓柱體在軸向方向上的兩端各與一個所謂的定子段相
鄰接，并與定子段抗扭地連接在一起；在這里，也可以將中央圓柱 體與其中至少一個定子^:以一體化的方式構(gòu)造。每個定子,殳與一個
電動直接驅(qū)動裝置的基件相連接，或者其本身就是該基件。各電動 直接驅(qū)動裝置的基件因而優(yōu)選地具有相同直徑。軸向上安裝在定子段之間的中央圓柱體具有完整的圓柱形表 面，該表面在徑向上-皮各個軸承所包圍。若采用滾動軸承作軸承， 則設(shè)置用于支承各轉(zhuǎn)子部件的全部滾動軸承的所有內(nèi)環(huán)都裝配在 中央圓柱體的圓柱形表面上。這樣，兩個轉(zhuǎn)子部件相對于對方安裝 的精密程度就與各定子段固定到中央圓柱體的精確度無關(guān)。在其中
一個定子l殳上i殳置環(huán)狀的、相對于直4妄驅(qū)動裝置而言標準的4妻觸面 是有利的，該接觸面與其中一個滾動軸承的內(nèi)環(huán)緊貼在一起，這樣， 相應(yīng)的、i殳置用于支岸義其中 一個轉(zhuǎn)子部件的滾動軸岸義就能夠按^青確 限定的角度位置安裝。第二個設(shè)置用于支承第二個轉(zhuǎn)子部件的滾動 軸承的內(nèi)環(huán)可以直接抵靠在第一個滾動軸承的內(nèi)環(huán)上?？蛇x地，也 可以例如在兩個內(nèi)環(huán)之間安裝一個花盤，該花盤尤其適用于固定至 少一個用于角度和/或轉(zhuǎn)凄丈測量器的測量頭。在4壬一情況中，全部內(nèi) 環(huán)分別被擰緊在其中 一個定子段上，因而能夠承受一個指向環(huán)狀接 觸面的軸向力的沖擊。
設(shè)置用于支承各轉(zhuǎn)子部件的各個滾動軸承按照特殊的實施方 式形成三環(huán)或多環(huán)軸承，其中， 一個轉(zhuǎn)子部件與中間環(huán)相連4妄，另
一個4爭子部^f牛與所述三環(huán)或多環(huán)軸7K的外環(huán)連"t妄在一起，而軸7fC的
內(nèi)環(huán)則有利地直4妄安裝在中央圓柱體的圓柱形表面上。
#4居一改進方案，采用 一個以非接觸方式工作的軸承代替滾動
軸承支承轉(zhuǎn)子部件。概而論之，非接觸式工作的軸承是指流體技術(shù) 軸承，就是指氣體軸承和液壓軸承尤其是液力軸承，以及》茲性軸承。 在采用磁性軸承的情形下，優(yōu)選借助于磁力調(diào)節(jié)裝置對該磁性軸承
進行阻尼消振。這樣一種軸承纟皮稱為主動式^茲性軸7K。進一步地， 可考慮釆用 一種組合式滾動軸岸義和》茲性軸岸義支岸義轉(zhuǎn)子部件。例如德
國專利中i青10 2006 053 041.1原、貝'j上^>開了——種5哀動/》茲'1"生庫由岸義。
本發(fā)明的優(yōu)點尤其在于，通過軸承，優(yōu)選是滾動軸承，能夠精 密地引導(dǎo)兩個或多個電動直接驅(qū)動的轉(zhuǎn)子，因為該發(fā)明具有一個基本上呈》走轉(zhuǎn)對稱且一皮i殳計成有利的套筒狀結(jié)構(gòu)的部件，而所述軸承
則凈皮安裝在該部件貫通的圓柱形且易于加工的裝配,殳上；其中，以 筒單的方式實現(xiàn)了諸多優(yōu)點旋轉(zhuǎn)和端面跳動精度，較小的擺動故
障率，良好的轉(zhuǎn)軸同心性以及較高的剛性。在該發(fā)明中，單個的、 同軸安裝的直接驅(qū)動裝置之間的軸向距離能夠被設(shè)計得非常小。


下面將通過附圖詳細解釋本發(fā)明的多個實施例。圖中示出 圖1是電動直接驅(qū)動裝置的第一實施例的剖面圖， 圖2是根據(jù)圖1所示裝置的俯視圖3與圖l相仿，是電動直接驅(qū)動裝置的第二實施例的剖面圖， 圖4與圖2相仿，是圖3所示裝置的俯4見圖， 圖5與圖l相仿，是電動直接驅(qū)動裝置的第三實施例的剖面圖， 圖6與圖2相仿，是圖5所示裝置的俯^L圖， 圖7與圖l相仿，是電動直接驅(qū)動裝置的第四實施例的剖面圖， 圖8與圖2相仿，是圖7所示裝置的俯-現(xiàn)圖。
具體實施例方式
彼此一致或者功能相同的部件在所有示圖中皆以同一附圖標 記標識。稱軸 S呈旋轉(zhuǎn)對稱的空心中央圓柱體2以及兩個與中央圓柱體同軸安裝 的轉(zhuǎn)子部件3， 4。所述中央圓柱體2與一個未顯示在圖中的連4妄結(jié) 構(gòu)固定地連接一起。每個轉(zhuǎn)子部件3, 4都能夠借助于一個電動直 接驅(qū)動裝置5， 6驅(qū)動。直接驅(qū)動裝置5， 6分別被構(gòu)造為轉(zhuǎn)矩馬達， 在此，可通電的基件7, 8與中央圓柱體2連接在一起，同時直接 驅(qū)動裝置的輔件則配備有永磁鐵。在每個轉(zhuǎn)子部件3， 4上都可固 定一個旋轉(zhuǎn)工作臺，因此合計可形成一套雙旋轉(zhuǎn)臺，其包括兩個能 相互獨立》丈置的i走專爭工作臺。
為可轉(zhuǎn)動地支承輔件9， l(H殳置有.滾動軸岸、11， 12，其^皮i殳計 為預(yù)加應(yīng)力的兩列角接觸球軸承，并且能夠承受軸向力和徑向力。 滾動軸7fcl1, 12安裝在軸向上直4妾驅(qū)動裝置5, 6之間，該直4妻驅(qū) 動裝置的繞組以附圖標記13, 14標識。
在中央圓柱體2的端面上， 一端與第一定子,殳15,另一端則與 第二定子^:緊緊擰在一起。兩個定子^:15， 16同中央圓柱體2 — 樣是中空的，就是說，是套筒狀的構(gòu)造。中央圓柱體2具有圓柱形 的外表面17。該外表面17形成為單一部件結(jié)構(gòu)，安裝在該表面上 的;袞動軸7fci1, 12具有內(nèi)環(huán)18， 19以及與輔4牛9， 10相連4妄的外 環(huán)20， 21。
軸向上位于繞組13, 14以及所屬輔件9， 10之間設(shè)置有角度 測量裝置22，該裝置優(yōu)選的方案是構(gòu)造為絕對值角度探測器。此外， 軸向上位于滾動軸承11, 12之間設(shè)置有經(jīng)打磨及研磨的花盤23， 花盤之上固定著至少一個測量頭24，其作為角度測量裝置22的一 部分與"i殳置在所述輔件9， 10之上的非指示性量具25協(xié)同工作。
全部內(nèi)環(huán)18, 19以及花盤23被共同通過螺栓26壓緊在一個 接觸面27上，而該接觸面法線地相對于對稱軸S安裝在定子段15上。只有在兩個滾動軸岸義11， 12以及兩個輔件9, 10 #:全部安裝 完畢后，才可將第二定子段16放置到中央圓柱體2上，并以螺栓 28擰緊。支壽義著繞組14的第二定子^: 16不與內(nèi)環(huán)18, 1SM妻觸。 電動直4妻驅(qū)動裝置5， 6分別通過液體冷卻，它們因此與流體管道 29連沖妄在一起，同時也部分i也與月十形管30相連才妄。
在根據(jù)圖3和圖4的實施例中，在角接觸球軸承的位置上設(shè)置
有圓一主滾子軸岸義ll, 12，也就是軸向-徑向-圓^主-袞子軸7 義，以用于
支承轉(zhuǎn)子部件3， 4。軸向-徑向-圓柱滾子軸承通過例如德國的謝夫 勒兩合公司(Schaeffler KG)在2006年1月出版于黑措根奧拉赫 (Herzogenaurach )的產(chǎn)品目錄表"〉袞動軸7fc ( Walzlager )"中品名 YRT和RTC (第992頁起)而為人熟知。尤其有利的是將軸向國徑 向-軸7 義同集成的測量系統(tǒng)一起作為軸7fc 11, 12應(yīng)用。附帶集成測 量系統(tǒng)的軸向-徑向-軸7 義通過例如上述滾動軸壽義產(chǎn)品目錄表(第 1020頁起)中的品名YRTM而為人所知。在才艮據(jù)圖3和圖4的實 施例中，兩個軸壽義11, 12之間既5殳有花盤也: 殳有其4也附力口部4牛。 每個軸7"Rl1， 12的兩個測量頭24 4皮此偏移180°安裝，/人而<吏得 可能的離心率(Exzentrit站)能通過測量技術(shù)得到補償。角度測量裝 置22是一個集成在軸承上的磁致伸縮的增量角度測量系統(tǒng)。測量 系纟充22的/f茲'性角-巨(magnetische Winkelteilung )以適宜于其制造 材料的方法安裝在軸承l(wèi)l, 12的外環(huán)20， 21上。在相對于冷卻潤 滑劑及軸承潤滑油的穩(wěn)定性方面，完全整合進軸承11, 12的測量 系統(tǒng)22與光學(xué)測量系統(tǒng)相比具有特別的^L點。此外，在角度分辨 率是比如一取決于軸承直徑一 ^周3408至7008增量值時，角度測 量系統(tǒng)22的安裝時非常節(jié)省空間的。
根據(jù)圖5和6的實施例同樣具有一個滾動軸承以支承轉(zhuǎn)子部件 3, 4。在這里，通過軸岸義ll, 12形成了一個三環(huán)軸7K31,該三環(huán) 軸承包括一個僅有的內(nèi)環(huán)18以及一個中間環(huán)32和一個外環(huán)33。在徑向安裝于內(nèi)環(huán)18和外環(huán)33之間的中間環(huán)32與第一4爭子部4牛3 相連接的同時，第二轉(zhuǎn)子部件4與外環(huán)33固定地連接在一起。由 此，在三環(huán)軸岸義31的范圍內(nèi)，在兩個專爭子部^牛3， 4之間的軸向方 向上就形成了重疊。在根據(jù)圖5和6的實施例中，三環(huán)軸承31被 構(gòu)造為滾子軸岸義；然而，采用^求體作三環(huán)軸7K 31的滾動體同才羊也 是可以的。
與前述實施例的本質(zhì)區(qū)別在于，根據(jù)圖7和圖8的直接驅(qū)動裝 置用于支承轉(zhuǎn)子部件3， 4是以非接觸方式運轉(zhuǎn)的軸承11， 12，而 非滾動軸承。所述的以非接觸方式運轉(zhuǎn)的軸承在根據(jù)圖7和圖8的 結(jié)構(gòu)中是連接在氣源管36上的空氣軸承，該空氣軸承通過一個徑 向間隙34和一個軸向間隙35能夠?qū)D(zhuǎn)子部件在徑向及軸向上進行 引導(dǎo)，其中，徑向間隙34在圖中不是4安比例畫出的?？諝廨S承l(wèi)l， 12可以構(gòu)造為預(yù)加應(yīng)力，尤其是通過^茲力預(yù)加應(yīng)力的空氣軸岸義。所 述空氣軸承11， 12的預(yù)加應(yīng)力也可以通過彈簧力生成。作為替代 方案，可以考慮用》茲力軸承以及液壓軸7 義作為非接觸式運作的軸承 11， 12。在采用》茲力軸7 義11, 12的情況下，該軸岸義可構(gòu)造為一皮動式 的采用永i茲4失工作的軸承，或者以可通電線圏工作的軸承，尤其是 可構(gòu)造為主動消纟展的》茲力軸7 義。參考標號
1電動直接驅(qū)動裝置
2中央圓^主體
轉(zhuǎn)子部件
4轉(zhuǎn)子部件
電動直接驅(qū)動裝置
6電動直接驅(qū)動裝置
7基件
8基件
9輔件
10輔件
11軸承
12軸承
13繞組
14繞組
15第一定子段
16第二定子段
17圓^主形表面
18內(nèi)環(huán)
19內(nèi)環(huán)
20外環(huán)
21外環(huán)
22角度測量裝置
23花盤
24測量頭25非指示性量具
26螺栓
274妄觸面
28螺栓
29流體管道
30肘形管
31三環(huán)軸承
32中間環(huán)
33外環(huán)
34徑向間隙
354由向間隙
36氣源導(dǎo)管
S對稱軸
權(quán)利要求
1.一種特別適用于旋轉(zhuǎn)工作臺的電動直接驅(qū)動裝置，其具有旋轉(zhuǎn)對稱的中央圓柱體(2)及兩個能夠圍繞所述中央圓柱體的對稱軸(S)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子部件(3，4)，其中分別設(shè)置有電動直接驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動每個所述轉(zhuǎn)子部件(3，4)，每個所述轉(zhuǎn)子部件(3，4)借助于軸承(11，12)可相對于中央圓柱體(2)旋轉(zhuǎn)地安置，其中，所述軸承(11，12)包圍著一個并且是同一個中央圓柱體的圓柱形表面(17)，所述圓柱形表面在軸向方向上位于所述直接驅(qū)動裝置(5，6)之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，每個所述電動直接驅(qū)動裝置(5, 6)都包括一個與所述中央圓柱體(2)抗扭L地連4妄在一起的可通電的基件(7， 8)和一個作為轉(zhuǎn)子部件(3， 4)的裝配有永石茲4^的輔件(9， 10)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，兩個定子段(15， 16)軸向上緊挨著中央圓柱體(2)且與其抗扭地連接在一起，其中每個所述定子段(15, 16)分別支承著所述電動直4妄驅(qū)動裝置(5, 6)的所述基件(7， 8),而所述軸承(ll, 12)獨自安裝在中央圓柱體(2)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，i殳置有滾動軸岸義作為所述軸7fc ( 11, 12)，所述滾動軸承具有內(nèi)環(huán)(18， 19),所述內(nèi)環(huán)與所述中央圓柱體(2)的圓柱形表面(17)接觸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，設(shè)置5求4由7K乍為所述;袞動4由7lc。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，所述球軸承(11， 12 ) 4皮構(gòu)造為多列的角接觸球軸承。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，設(shè)置有圓柱滾子軸承作為所述滾動軸承(11， 12)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，設(shè)置有軸向-徑向-圓柱滾子軸岸"乍為所述滾動軸7fc (11， 12)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，所述滾動軸承(ll， 12);故構(gòu)造具有集成的角度測量系統(tǒng)的軸承。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4至9中任一項所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，所有所述滾動軸承(ll， 12)的內(nèi)環(huán)(18, 19)都與一個且是同一個定子段(15, 16)擰緊在一起。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一項所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，軸向在所述內(nèi)環(huán)(18,. 19)之間安裝有花盤(23)，所述花盤特別用于固定至少一個適用于角度或轉(zhuǎn)數(shù)測量的測量頭(24)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4至11中任一項所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，所述軸承(ll， 12)是多環(huán)軸承(31 ),所述多環(huán)軸承具有一個與其中一個所述轉(zhuǎn)子部件(3, 4)相連"l妻的中間環(huán)(32)以及一個與另一所述轉(zhuǎn)子部件(4, 3)相連4妄的外環(huán)(33 )。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，設(shè)置以非接觸方式運轉(zhuǎn)的軸承作為所述軸承(11, 12)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動直接驅(qū)動裝置述軸7 、 (11, 12) #皮構(gòu)造成》茲性紳7 義。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電動直接驅(qū)動裝置述磁軸承(ll, 12)是經(jīng)主動阻尼消振的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動直接驅(qū)動裝置寺支術(shù)軸承(11, 12)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電動直接驅(qū)動裝置軸岸義(11, 12);故構(gòu)造成空氣軸7 義。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電動直接驅(qū)動裝置式軸岸義(11, 12)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的電動直4妄驅(qū)動裝置，其特征在于，角度測量裝置(22),.用于確定至少一個轉(zhuǎn)子部件(3， 4)相對于所述中央圓柱體(2)的角度^f立置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，所述角度測量裝置(22 )被軸向安裝在所述直接驅(qū)動裝置(5,6)之間。 -
21. 根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項所述的電動直接驅(qū)動裝置，其特征在于，軸向上位于所述直接驅(qū)動裝置(5， 6)之間只安裝了設(shè)計用于支承所述轉(zhuǎn)子部件(3, 4)的軸承(11, 12)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項所述的電動直4妄驅(qū)動裝置，其特征在于，所述中央圓柱體(2)被構(gòu)造為空心圓柱體，尤其用于沿著對稱軸S運送介質(zhì)。，其特征在于，所，其特征在于，所，其特征在于流體，其特征在于,所述，其特征在于凈壓
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特別適用于旋轉(zhuǎn)臺的電動直接驅(qū)動裝置，其包括一個旋轉(zhuǎn)對稱的中央圓柱體(2)以及兩個能夠圍繞該中央圓柱體的對稱軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子部件(3，4)，其中分別設(shè)置有一個電動直接驅(qū)動裝置(5，6)用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子部件(3，4)，每個轉(zhuǎn)子部件(3，4)借助于軸承(11，12)可相對于中央圓柱體旋轉(zhuǎn)地安置，軸承(11，12)圍繞著一個并且是同一個中央圓柱體的圓柱形表面(17)，該圓柱形表面在軸向方向上位于所述直接驅(qū)動裝置(5，6)之間。
文檔編號F16C19/18GK101631961SQ200880005079
公開日2010年1月20日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者德特勒夫·羅德 申請人:Ina驅(qū)動與機電有限兩合公司