[发明专利]产生旋转和往复运动用的装置

说明书

技术领域

本发明涉及按照专利权利要求1的前序部分的产生旋转和往复运动用的装置，特别是应用于容器封闭器件的封闭装置，或者应用于尤其带有电子斜导器件的插床。

背景技术

本发明涉及产生旋转和往复运动用的装置，其包括电动马达，电动马达具有转子，其中使用了用于将电动马达所产生的旋转运动转换为往复运动的机构。为了产生旋转或往复运动已知具有皮带传动机构、曲柄传动机构、滚珠丝杠传动装置(KGT)的驱动器，而且还已知线性直接驱动器。目前线性直接驱动器(线性电动马达)在实际上所有机械类型中都扮演重要角色。线性马达工作时没有旋转运动向平移运动(往复运动)的变换，并可以形象地把旋转的三相交流马达展开在一个平面上加以阐明。尽管线性直接驱动器有很多优点，但也有缺点，如系统造价高、与高功率损失相联系的机械结构的强烈的温升以及强磁场和缺乏的力转换及庞大的结构空间。线性直接驱动器的优点是高的定位精度以及同时高的调节能动性。在进给量、加速度和动态进给力方面，高速滚珠丝杠传动装置(H-KGT)在机床制造上在总费用较低的情况下对于线性的直接传动是有竞争力的。KGT-驱动装置一般包括电动马达、滚珠丝杠传动装置和确定可移动的床身件的位置的测量系统。该滚珠丝杠传动装置使用滚珠作为滚动体，并用来把旋转运动转换为平移运动(往复运动)。由于滚珠的点式贴靠(Punktanlage)的缘故，驱动功率大大减少，滚道磨损得以减少，而且能够达到的行进速度和定位精度得以提高。与此相联系的是较小的维护成本、较短的加工时间和较低的废品率。

滚珠丝杠传动装置的主要应用领域是机床，其中有待移动的部件固定在滚珠丝杠传动装置的螺母上并同时支承在线性导轨上。马达直接驱动或者通过传动机构和皮带轮驱动器驱动KGT的主轴。在主轴和螺母之间，滚珠作为滚动体在沟道中滚动，沟道在主轴旋转时轴向移位。在理想的情况(无游隙)下，环绕的滚珠在每一个点上都与螺纹的两个侧面接触。作为KGT的特征的是主轴斜率，其作为主轴每转一圈主轴螺母后退的行程(冲程)测得。于是由斜率和转速的乘积给出进给量。经典的解决方案如皮带轮驱动器、曲柄驱动器以及带有封闭式同步电动马达的滚珠丝杠传动装置在能够达到的调节能动性和能量效率方面往往不如线性直接驱动器。

为了产生重叠的旋转和往复运动，在机床(NC-机床)上控制经典的C-轴和Z-轴，其中C-轴表示工件或工具旋转运动的轴线，而Z-轴描述往复运动的方向，而且大多作为曲柄驱动器或者线性轴带有皮带轮驱动器、滚珠丝杠驱动器或者齿条。

已知的产生旋转和往复运动用的装置的缺点是，必须用分开的轴驱动装置来控制每个轴，其中如上所述，每个驱动装置具有专属的优点和缺点。因此，希望有一种产生重叠的尤其应该彼此协调的旋转和往复运动用的装置，在同时有较高的调节质量和低成本的情况下，具有尽可能高的能量效率以及尽可能免保养的紧凑的机械构架。

发明内容

按照本发明，提出一种带有专利权利要求1的特征的产生旋转和往复运动用的装置。有利的配置是从属权项的内容，并在后面描述。权利要求11给出该往复运动装置的用途，权利要求12给出另一种用途。

本发明基于这样的教导，亦即使滚珠丝杠传动装置成为直接驱动器的组成部分，从而不需要机械的联接装置。这通过下述内容达到，即，按照本发明的装置的电动马达的转子作为滚珠丝杠传动装置的螺母构成，而且处于滚珠丝杠传动装置的螺母内的主轴、滚珠环绕轴被构造或设置为产生旋转和往复运动的轴。这里重要的是，滚珠丝杠传动装置的螺母(KGT-螺母)作为转子使用，而且本身不进行平移运动。在机器框架内它能够旋转地得到支承，从而处于其内部的滚珠环绕轴陷入平移运动(往复运动)，其中主轴附带地绕它自己的轴旋转。

在本申请书提出权利要求的发明基本上涉及这样的教导，即通过至少两个各自形成为KGT螺母的转子的相继排列可以产生协调的重叠的旋转和往复运动。借助于本发明，能够产生纯粹的旋转运动、纯粹的往复运动或者还可以产生重叠的旋转和往复运动。此外滚珠丝杠传动装置的各自的主轴结合成一个共同的轴，即针对性地彼此连接，以便产生旋转和/或往复运动。

在不限制一般性的情况下，下面要注意这样的情况，即，同轴地相继安排刚好两个各自形成为滚珠丝杠传动装置螺母的转子。由此出发，掌握了本发明的知识的专业人员本身可以推导出用多于两个的相继连接的滚珠丝杠传动装置螺母来产生旋转和/或往复运动的配置。

在讲述要求权利的产生可调整的这两种运动叠加的原理之前，首先说明包括了形成为转子的KGT-螺母连同处于内部的实现耦合的旋转和往复(平移)运动的主轴在内的单个组件的结构和优点。