专利名称：驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动装置，其具有一外壳，一安置在外壳中并具有一轴线的驱动轴和一个第一及一个第二电动驱动器，其中，-所述驱动轴借助于电动驱动器可绕轴线转动，并且可沿轴线作轴向移动，-所述两个驱动器被设计成与轴线同轴，并且各有一个定子和一个转子，-所述定子被固定在外壳上，-所述转子被设计成空心轴并被安置在外壳中，-所述第二驱动器的转子通过一直线支承装置与所述驱动轴抗扭地，但可轴向移动地连接。
一种此类驱动装置例如从DE 43 44 335 C2中已公知。如果一驱动轴不仅要能够绕其轴线转动，还要能够沿其轴线移动，那么就采用所述的这种驱动装置。一种压铸机的输送蜗杆的运动就是一个这种应用的例子。其他的应用例如运输臂，借助于这种运输臂，工件要被从一个第一工位运送到一个第二工位等。因为在这种运输臂上工件常常先被提升，然后圆弧状地偏转，之后又被下降。在缠绕纱和线时也存在这种运动。最后这种运动也可设想特别地用于车床主轴的驱动中。
在已公知的驱动装置中，所述第二驱动器通过一丝杆与所述驱动轴间接地连接，而所述丝杆本身与驱动轴抗扭地并且可轴向不移动地连接。在所述第二驱动器的转子上安装了一个驱动销，该驱动销被嵌接到丝杆的凹槽中并且被抗扭地、但可轴向移动地安置在其中。所述第一驱动器的转子与和丝杆共同作用的螺母抗扭地并且不可轴向移动地连接。
所述公知的驱动装置制造工艺复杂，因为用于所述第二转子的驱动销的凹槽必须特别地开设到丝杆中。此外由于结构限制，所述两个驱动器沿轴向是依次排列的，因此导致驱动装置具有一种大的轴向结构形式。最后，由于将所述第二驱动器的驱动销作用到所述驱动轴上的杠杆臂相对较短，因此也只可以传递相对较小的转矩，并且产生一个相对较小的扭转刚性。
本发明要解决的技术问题在于，对本文开头所述类型的驱动装置做如下进一步的改进，即，使得它可以制造工艺较简单地生产，并且可以达到高的扭转刚性。
上述技术问题是如此得以解决的，即，-所述第一驱动器的转子与一丝杆抗扭地并且沿轴向不可移动地连接，-所述驱动轴与一和丝杆配合作用的螺母抗扭地并且沿轴向不可移动地连接，-所述驱动轴具有一用于容纳丝杆的凹槽。
因为由此，一方面不再必须在丝杆中开设凹槽，这就使得，从现在起可以使用一种标准丝杆。另一方面从现在起，所述驱动轴可以直接和第二驱动器的转子连接，这就导致相对较大转矩的可传递性以及高的扭转刚性。
如果所述驱动器沿径向交错地套叠，那么除此以外也可以获得驱动装置的一个小的轴向结构长度。其中安装在径向内侧的驱动器优选是第一驱动器。因为由此，所述驱动装置的设计结构被更进一步的简化。
基于所述驱动器在径向交错地套叠的结构，安装在径向内侧的驱动器优选被设计成一内转子电机。出于同样原因，安装在径向外侧的驱动器优选被设计成一外转子电机。
在内转子电机中，定子沿径向处于比转子还要外面的位置。在外转子电机中则相反。两个定子因此沿径向处于两个转子之内。所述驱动装置的结构可以这样进一步被简化，即，外壳具有一个沿轴向延伸到驱动器的转子之间并且支承两个驱动器的定子的环形件。除此以外，通过这些措施，径向所必需的结构空间也可以被更进一步地减小。
所述环形件优选被设计成用于定子的冷却装置。因为此后可以实现高的驱动功率。这尤其适用于，当所述环形件具有一个用于冷却介质、特别是水的环形通道的情况。
在所述第一驱动器的转子上，不仅作用轴向力而且还有径向力。因此优选将该转子沿径向和轴向、特别通过一个径向支承和一个与之分开的轴向支承支承在外壳上。反之，在所述第二驱动器的转子上只作用径向力。因此对所述第二驱动器的转子来说，它仅仅沿径向支承在外壳上已足够。
如果所述第一和/或第二驱动器被设计成恒磁励磁的交流同步电机，则还获得一种结构紧凑的结构形式。但是原则上也可以使用别的驱动器，例如交流异步电机或直流电机。
如果所述第一和/或第二驱动器具有安装在恒磁励磁电机转子中的恒磁铁，那么绝对不需要通过滑环，或通过变压器装置将电流供给运动零件。
如果与所述第一和/或第二驱动器对应地配设一个可与每个驱动器对应配设的位置调节器相连接的位置传感器，则所述驱动轴的转动和/或轴向位置就可以轻易地定位调节。其中所述第二驱动器转子的位置与所述驱动轴的转动位置相对应，所述第一驱动器位置与第二驱动器位置的差值就是驱动轴的轴向移动量。其中位置差值被直接换算到轴向移动量，并直接接近丝杆的螺距。
所述直线支承装置优选具有至少三个沿圆周方向均匀分布的直线轴承。因此实现所述驱动轴相对于所述第二驱动器转子特别可靠地径向支承。其中所述直线轴承优选具有滑动架和直线导轨。
如果在滑动架和直线导轨之间安装滚动支承，那么所述驱动轴可以特别容易地并且可靠地沿轴向移动。其中如果滚动支承被设计成环绕直线导轨的滚动轴承链，那么其设计结构可以保持简单。
如果所述直线导轨在其轴向互相间隔一定距离的两端沿圆周方向连续地缩窄，特别是倒圆或倒角，则直线导轨的滚动支承就工作得特别可靠。
所述滑动架优选被安装在第二驱动器的转子上，以及所述直线导轨被安装在驱动轴上。但是原则上也可以将滑动架安装在驱动轴上，以及将直线导轨安装在第二驱动器的转子上。
如果在所述丝杆和螺母之间安装滚珠支承，那么所述第一驱动器的转子相对于第二驱动器的转子的相对转动，可特别容易地转换为驱动轴的轴向移动。
如本文开头已述及的，只要所述驱动轴的转动以及所述驱动轴的轴向进给都要实现的话，那么总是可以应用所述驱动装置。一个特别有利的用途就是被作为压铸机中的输送蜗杆的驱动装置。
其它的优点和细节，从以下结合附图对实施例的说明中得出。其中在以原理图表示的附图中
图1表示一台压铸机的方框图；图2表示按照本发明的驱动装置的截面图；图3表示图2所示驱动装置的顶视图4表示图3的一个细节。
按照附图1，一台通常标有附图标记1的压铸机还具有一个进料漏斗，塑料颗粒3经由该进料漏斗供给压铸机1。塑料颗粒3通过输送蜗杆4的转动被输送到压铸机1的一个塑化腔5。在这里它们通过用一个示意性表示的加热装置6的加热而融化。然后通过输送蜗杆4的轴向移动被喷射到一个压铸模7中，在此处凝结成成品压铸件。
所述压铸机1的工作方式由一个控制装置8控制。此外，该控制装置8还控制一个驱动装置9，该驱动装置9不仅引起输送蜗杆4的转动，还引起输送蜗杆4的轴向移动。该驱动装置9就是本发明的主题。下面结合附图2至4，特别是附图2，对驱动装置9作详细的说明。为更好地布置起见，在此要说明，驱动装置9在附图2中所示出的与附图1中的布置相比，是成镜像的。也就是说，在附图1和附图2中，右和左可交换。
按照附图2，所述驱动装置9具有一外壳10。所述驱动装置9通过该外壳10与压铸机1的基体11连接，例如螺栓连接。在外壳10中安装一个第一电动驱动器12和一个第二电动驱动器13。驱动器12、13对一个安装在外壳10中、具有一轴线15的驱动轴14起作用。驱动器12、13被安置成与轴线15同轴。
按照附图2，驱动器12、13沿径向交错地套叠。其中安装在径向内侧的驱动器是第一驱动器12。
第一驱动器12被设计成内转子电机。它具有一个定子16和一个转子17，其中转子17相对于定子16安装在径向内侧。第一驱动器12、即处于径向内侧的驱动器12的定子16，安装在一个环形件18上，而环形件18是外壳10的一部分，并且沿轴向延伸到超过第一驱动器12的转子17。
第二驱动器13被设计成外转子电机。它同样具有一个定子19和一个转子20，但其中转子20安装在定子19的径向外侧。第二驱动器13、即处于径向外侧的驱动器13的定子19，同样安装在环形件18上。环形件18因此成为两个驱动器12、13的共用的元件，它沿轴向延伸到驱动器12、13的转子17、20之间并且支承两个驱动器12、13的定子16、19。两个定子16、19因此(也就是说间接地通过环形件18)固定在外壳10上。
驱动器12、13优选被设计成恒磁励磁的交流同步电机12、13，因为由此获得驱动装置9的一种特别紧凑的结构。也就是说，驱动装置具有恒磁铁21、22。按照附图2，其中恒磁铁21、22被安装在驱动器12、13的转子17、20中。
按照附图2，环形件18具有用于冷却介质的冷却通道23。在这里冷却介质尤其指水。环形件18因此被设计成定子16、19的冷却装置。
此外如同从附图2中所看出的那样，转子17、20被设计成空心轴并被支承在外壳10上。其中第一驱动器12的转子17通过一个径向支承24，被沿径向地支承在外壳10上。径向支承24，可以如附图2所示，尤其被设计成滚动轴承，例如滚珠轴承。第一驱动器12的转子17的轴向支承，优选通过一个和径向支承24分开的轴向支承25实现。轴向支承25也优选被设计成滚动轴承，例如如附图2所示，也是滚珠轴承。第二驱动器13的转子20，优选仅仅沿径向支承在外壳10上，确切地说优选又通过滚动轴承26，例如滚珠轴承实现。
第一驱动器12的转子17，按照附图2，与一丝杆27抗扭地并且沿轴向不可移动地连接。反之第二驱动器13的转子20，通过一直线支承装置28与驱动轴14抗扭地但可沿轴向移动地连接。驱动轴14再与一螺母29抗扭地并且沿轴向不可移动地连接。其中螺母29与丝杆27，例如通过安装在丝杆27和螺母29之间的滚珠支承30共同起作用。此外驱动轴14有一个用于容纳丝杆27的凹槽31。
在附图2所示的驱动装置9中，若两个驱动器12、13的转子17、20同向并以相同的转速转动，则以此实现驱动轴14绕其轴线15的纯回转运动。其中驱动轴14的转位与第二驱动器13的转子20的转位相一致。如果只有第一驱动器12的转子17转动，则实现了驱动轴14沿轴线15的纯移动。其中驱动轴14沿轴线15的轴向移动量与转子17、20的转位差相一致。如果两个驱动器12、13的转子17、20同时转动，那么驱动轴14的转动与第二驱动器13的转子20的转动相一致。驱动轴14的轴向运动，通过丝杆27的螺距，与两个驱动器12、13的转子17、20的转动差相一致。
为了通过直线支承装置28尽可能也实现对驱动轴14的径向导向，直线支承装置28优选至少具有3个直线轴承32，参见附图3，他们沿圆周方向围绕轴线15均匀分布。其中直线轴承32包含滑动架33和直线导轨34。按照附图3，滑动架33安装在第二驱动器13的转子20上，直线导轨34安装在驱动轴14上。但是原则上也可以反过来安装。
为实现驱动轴14沿轴向尽可能无摩檫并进而精确地移动，优选在滑动架33和直线导轨34之间安装滚动支承35。该滚动支承35可以又被设计成滚珠轴承。但是与滚珠或别的滚动支承的构成不同，按附图4，滚动支承35优选被设计成环绕直线导轨34的滚动轴承链。为了同时能够实现尽可能无干扰且可靠地运行，直线导轨34优选在其轴向互相隔开一定距离的两端沿圆周方向连续缩窄。如附图4上部分所表示的，直线导轨34可以例如被倒圆。作为替代方式也可以将直线导轨34倒角。附图4的下部分表示了这种情况。
在按照本发明的驱动装置9的大部分应用中，必须很精确地不仅进行驱动轴的转动还有其轴向进给。至少轴向进给必须在所有情况下都是精确的。因此优选与第一和第二驱动器12、13对应配设位置传感器36、37，该位置传感器可以与对应各驱动器12，13配设的位置调节器38、39连接。通过将相应的额定值α1*、α2*经由控制装置8预先输入到位置调节器38、39，并通过位置传感器36、37检测对应的实际值α1、α2，那么位置调节器38、39不仅能准确地调节驱动轴14的转位，而且能准确地调节其轴向进给。
按照本发明的驱动装置9因此在具有制造工艺简单的结构同时，还兼具紧凑性及可靠性。
权利要求
1.一种驱动装置，其具有外壳(10)、安置在该外壳(10)中的具有轴线(15)的驱动轴(14)以及第一和第二驱动器(12、13)，其中，-所述驱动轴(14)借助于电动驱动器(12、13)可绕所述轴线(15)转动并可沿该轴线(15)轴向移动，-两个驱动器(12、13)设置成与所述轴线(15)同轴，并各具有一个定子(16，19)和一个转子(17、20)，-所述定子(16、19)被固定在所述外壳(10)上，-所述转子(17、20)设计成空心轴并支承在所述外壳(10)上，-所述第二驱动器(13)的转子(20)通过直线支承装置(28)与所述驱动轴(14)抗扭地，但可沿轴向移动地连接，其特征在于，-所述第一驱动器(12)的转子(17)与丝杆(27)抗扭地并且沿轴向不可移动地连接，-所述驱动轴(14)与和丝杆(27)共同作用的螺母(29)抗扭地并且沿轴向不可移动地连接，并且-所述驱动轴(14)具有用于容纳所述丝杆(27)的凹槽(31)。
2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动器(12、13)沿径向交错地套叠。
3.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，沿径向安装在内侧的驱动器是所述第一驱动器(12)。
4.如权利要求2或3所述的驱动装置，其特征在于，沿径向安装在内侧的驱动器(12)设计成内转子电机。
5.如权利要求2、3或4所述的驱动装置，其特征在于，沿径向安装在外侧的驱动器(13)设计成外转子电机。
6.如权利要求4和5所述的驱动装置，其特征在于，所述外壳(10)具有沿轴向延伸到所述驱动器(12、13)的转子(17、20)之间且支承两个驱动器(12、13)的定子(16、19)的环形件(18)。
7.如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，所述环形件(18)设计成用于所述定子(16、19)的冷却装置。
8.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述环形件(18)具有用于冷却介质、尤其是水的冷却通道(23)。
9.如上述权利要求中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述第一驱动器(12)的转子(17)、尤其通过径向支承(24)和与该径向支承分开的轴向支承(25)沿径向和轴向地支承在所述外壳(10)上。
10.如上述权利要求中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述第二驱动器(13)的转子(20)仅仅沿径向支承在所述外壳(10)上。
11.如上述权利要求中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述第一和/或第二驱动器(12、13)设计成恒磁励磁的交流同步电机。
12.如权利要求11所述的驱动装置，其特征在于，所述第一和/或第二驱动器(12、13)具有安装在所述恒磁励磁电机(12、13)的转子(17、20)中的恒磁铁(21、22)。
13.如上述权利要求中任一项所述的驱动装置，其特征在于，与所述第一和/或第二驱动器(12、13)对应配设可与对应各驱动器(12、13)设置的位置调节器(38、39)相连接的位置传感器(36、37)。
14.如上述权利要求中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述直线支承装置(28)具有至少三个沿圆周方向均匀分布的直线轴承(32)。
15.如权利要求14所述的驱动装置，其特征在于，所述直线轴承(32)包括滑动架(33)和直线导轨(34)。
16.如权利要求15所述的驱动装置，其特征在于，在所述滑动架(33)和直线导轨(34)之间安装滚动支承(35)。
17.如权利要求16所述的驱动装置，其特征在于，所述滚动支承(35)设计成环绕所述直线导轨(34)的滚动轴承链。
18.如权利要求15、16或17所述的驱动装置，其特征在于，所述直线导轨(34)在其轴向互相间隔一定距离的两端沿圆周方向连续缩窄，尤其被倒圆或倒角。
19.如权利要求15至18中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述滑动架(33)安装在所述第二驱动器(13)的转子(20)上，以及所述直线导轨(34)安装在所述驱动轴(14)上。
20.如上述权利要求中任一项所述的驱动装置，其特征在于，在所述丝杆(27)和所述螺母(29)之间安装滚珠支承(30)。
21.如上述权利要求中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置被用作压铸机(1)的输送蜗杆(4)的驱动装置。
全文摘要
本发明涉及一种驱动装置(9)，其具有外壳(10)和安置在该外壳(10)中的、具有轴线(15)的驱动轴(14)以及一个第一电动驱动器(12)和一个第二电动驱动器(13)。驱动轴(14)可绕轴线(15)转动并可沿轴线(15)作轴向移动。所述驱动器(12，13)设计成与轴线(15)同轴并各有一个定子(16、19)和一个转子(17、20)。所述定子(16、19)固定在外壳(10)上。所述转子(17、20)设计成空心轴并支承在外壳(10)上。所述第二驱动器(13)的转子(20)通过直线支承装置(28)与驱动轴(14)抗扭地、但沿轴向可移动地连接，所述第一驱动器(12)的转子(17)与丝杆(27)抗扭地并且沿轴向不可移动地连接。所述驱动轴(14)与和丝杆(27)共同作用的螺母(29)抗扭地并且沿轴向不可移动地连接。所述驱动轴(14)具有用于容纳丝杆(27)的凹槽(31)。
文档编号H02K7/06GK1934770SQ200580009360
公开日2007年3月21日 申请日期2005年6月7日 优先权日2004年6月11日
发明者沃纳·埃伯莱因, 克劳斯·雷克尔 申请人:西门子公司