CN101389884B - 两级机床传动机构，尤其是主轴传动机构 - Google Patents

Abstract

公开了一种两级机床传动机构，尤其是主轴传动机构，其包括行星齿轮组(16)，其中主轴(7)或主轴内嵌件可与传动机构(17)的从动装置(2，3)合型连接或压配合连接，从动装置(2，3)具有第一从动轴(2)和第二从动轴(3)，其中，第一从动轴(2)抗扭地与驱动轴(1)连接并可与行星齿轮组(17)的中心轮(4)通过第一切换元件(5)可拆卸地连接，第二从动轴(3)与行星齿轮组(17)的行星架(19)抗扭连接，行星齿轮组(17)的齿圈(8)抗扭地与传动机构的壳体(18)连接，另外还设有第二切换元件(6)，其建立起主轴(7)或主轴内嵌件和可选的第一或第二从动轴(2)或(3)之间的可拆卸的连接。

Description

两级机床传动机构,尤其是主轴传动机构

技术领域

本发明涉及一种两级机床传动机构，尤其是用在高扭矩和高转速下的主轴传动机构。

背景技术

机床传动机构、尤其是主轴传动机构在现有技术中广为人知并通常包括行星齿轮组以及用于切换期望传动级的切换装置。

例如在申请人的DE 10 2004 003 684 A1中公开了一种机床传动机构、尤其是主轴传动机构，其中从传动机构从动轴到主轴上的力或力矩的传递是直接进行的，并且主轴关于从动轴同轴地设置。

另外从申请人的DE 10 2004 003 685 A1中也公开了一种机床传动机构、尤其是主轴传动机构，其中从传动机构从动轴到主轴上的力或力矩的传递是直接进行的，并且主轴关于从动轴同轴地设置。其中在驱动轴中集成了回转接头，该回转接头用作传动机构从动装置和主轴之间冷却液、油或气体的传递装置。

申请人的DE 102 41 006 A1中公开了一种两级行星齿轮传动机构的电磁切换装置，所述两级行星齿轮传动机构具有驱动轴和从动轴、中心轮、齿圈、带行星齿轮的行星齿轮架、传动机构外壳、以及用于切换第一传动运动和第二传动运动的滑动套筒，对于第一传动运动来说齿圈可与壳体联接，对于第二传动运动来说齿圈可与中心轮联接，其中滑动套筒可借助由励磁线圈和衔铁组成的电磁元件移动。其中，衔铁可转动却又在轴向上固定地设置在滑动套筒上。

在申请人的DE 199 17 673 A1中公开了一种两级行星齿轮传动机构。在这一已公开的行星齿轮传动机构中，驱动轴与中心轮连接并且从动轴与行星齿轮架连接，其中行星齿轮转动机构的齿圈可通过滑动套筒与传动机构外壳或中心轮合型地联接，滑动套筒可关于驱动轴共轴地借助电子调节机构移入到各种切换位置中。其中所述调节机构是电磁元件，其衔铁与滑动套筒驱动地连接。

具有用于提高扭矩的小体积行星齿轮机构的机床传动机构由于其居中的构造方式总的来说也适用于高转速。不过现有技术中已知的结构都受到高转速的限制，因为在直接传动运动(i＝1∶1，电机输出转速＝传动机构从动装置的转速)下，具有中心轮、行星齿轮、行星齿轮架和齿圈的整个行星齿轮机构都会被驱动，尽管行星齿轮机构只是为了实现对于第一传动级的传动比才被需要。对于这种情形而言，通过高的旋转惯性会使得波动值受到不利影响。另外还会延长达到最大转速的加速时间。

为了在第一传动级下传递高的扭矩(也就是在有传动比的情况下)，需要在从动装置处具有大的直径，其一方面可以附加地增大旋转惯性，另一方面仅允许大的密封直径。这会对传动机构的温度带来不利影响，因为摩擦功率与直径和转速不成比例地升高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种两级机床传动机构，尤其是用于高扭矩和高转速的主轴传动机构，其具有较小的波动值。另外还应将传动机构温度保持得尽可能低。

该目的通过如下的两级机床传动机构得以解决，其包括行星齿轮组，其中主轴或主轴内嵌件能够与传动机构的从动装置合型连接或压配合连接，该机床传动机构具有第一从动轴和第二从动轴，其中，第一从动轴抗扭地与驱动轴连接并能够通过第一切换元件与行星齿轮组的中心轮可拆卸地连接；第二从动轴与行星齿轮组的行星架抗扭连接，行星齿轮组的齿圈抗扭地与传动机构的壳体连接；另外还设有第二切换元件，其建立在主轴或主轴内嵌件和可选的第一从动轴或第二从动轴之间的可拆卸的连接。其他按照本发明的构成方案和优点在后文中给出。

在机床中，加工表面和温度的波动值对于加工零件的精确度而言负有重大责任并因此对于质量而言是具有决定意义的。在高转速下使用传送带在技术上是不可实现的，因为无法遵守法律上对噪音污染的规定。针对于此，在按照本发明的传动机构中做出如下设置，即，从传动机构到主轴上的力或力矩的传递直接进行。

相应地公开了一种两级机床传动机构，其包括行星齿轮组、驱动轴、第一从动轴和第二从动轴，第一从动轴抗扭地与驱动轴连接并可与行星齿轮组的中心轮通过第一切换元件可拆卸地连接，第二从动轴与行星齿轮组的行星架抗扭连接，另外还设有第二切换元件，其建立起主轴与可选择的第一或第二从动轴之间的可拆卸的连接。就此而言，通过在第一切换元件打开的情况下将第一从动轴与主轴连接形成直接传动运动；通过在第一切换元件闭合的情况下将主轴与第二从动轴连接实现具有传动比的传动运动。

通过按照本发明的方案可以保证在直接传动运动中将行星齿轮组断开，从而大大降低旋转惯性并缩短加速时间。

按照本发明让行星齿轮组的齿圈抗扭地与传动机构壳体连接，从而其在第一传动级下(在有传动比的情况下)不会被一起驱动，从而降低了旋转惯性并缩短了到达最大转速的加速时间。另外，对齿圈进行无间隙地支承可以实现齿件的精确滚落并从而提高在第一传动级下(在有传动比的情况下)的运转平稳性。

按照本发明可以设置锁止装置，其阻止第二从动轴在直接传动运动中一起转动。由此可以改善传动机构的效率，因为第二从动轴的轴承可以带来牵引力矩。为了这一目的可以在一个优选实施例的范畴之内将弹簧销插入行星齿轮架中，从而将行星齿轮架卡住。弹簧销的操作通过操作第一切换元件或第二切换元件进行。

在本发明的一个优选实施例范畴内做出了如下设置，即，主轴关于第一从动轴共轴地设置。另外让第二从动轴作为与第一从动轴共轴设置的空心轴构成，并且第一从动轴无间隙地支承在第二从动轴中。

切换元件可以作为爪齿离合器或摩擦离合器或者作为同步装置构成并且可以电动地、机械地、电磁式地、液压地、气动地、以及/或者利用弹簧力操作。

优选让设置在驱动侧的第一切换元件被集成到传动机构中并含有一个密封位置。第二切换元件在从动侧设置在传动机构之外。根据一种优选的改型可以将主轴或主轴内嵌件作为第二切换元件的支承件使用。

按照优选的方式可以在按照本发明的传动机构中集成回转接头，其用作传动机构从动装置和主轴之间冷却液、油或气体的传递装置。由此不再需要油位计，从而不再出现会使得传动机构变热的冲溅损失(Pantschverlust)。正如像本申请人的DE 10 2004 003 685 A1(其公开内容应当完全作为本说明书的背景技术)中公开的那样，回转接头可以支承在第一从动轴中并包括两个密封垫片，这两个密封垫片用作密封位置且用作用于抵消转速差的装置。

附图说明

下面借助附图对本发明做详细描述。其中：

图1示意性地示出了被切换到直接传动运动下的、按照本发明的机床传动机构的一个实施例；

图2示意性地示出了被切换到有传动比的传动级下的图1所示机床传动机构；

图3示出图1所示机床传动机构的截面，其中在(具有传动比的)第一传动级下转动的零件示有剖面线；

图4示出图1所示机床传动机构的截面，其中在直接传动运动下转动的零件示有剖面线；

图5和图6分别示出机床传动机构按照本发明在切换到第一传动级(下方)和第二传动级(上方)时的示意图，其中通过切换元件的不同设置方式区分这两个实施例。

具体实施方式

参考图1，按照本发明的机床传动机构16包括行星齿轮组17、驱动轴(电动机轴)1、第一从动轴2，第一从动轴2抗扭地与驱动轴1连接并且可与行星齿轮组17的中心轮4通过第一切换元件5可拆卸地连接。此外还设有第二从动轴3，其与行星齿轮组17的行星架19抗扭连接，并且还设有第二切换元件6，其建立起主轴7或主轴内嵌件与可选的第一或第二驱动轴2或3之间的可拆卸的连接。

按照本发明通过让第一从动轴2与主轴7在第一切换元件5打开的情况下通过第二切换元件6连接形成直接传动运动(第二传动级)；通过让主轴7与第二从动轴3在第一切换元件5闭合的情况下通过第二切换元件6连接实现具有传动比的传动运动(第一传动级)。

行星齿轮组可以通过中心轮4借助切换元件5接通，其中在这种情况下进行与从动轴2的连接；齿圈8固定地与壳体18抗扭连接。

通过内置的从动轴2可以在直接传动运动下将高的转速传递到主轴7上。由于在直接传动运动下承受的扭矩较小，从动轴2具有较小的直径，这导致较低的圆周速度和较小的旋转惯性。出于这一原因，对于从动轴2而言可以为了高转速在驱动侧和从动侧使用具有较小直径的径向轴封环9、10。通过外置的驱动轴3可以传递较高的扭矩，从而较大的从动侧密封位置11仅在传动比下以及在具有基本较低转速时受到加载。

从动轴2通过径向推力轴承或精密轴承或主轴轴承12、13无间隙地支承在从动轴3中。从动轴3同样无间隙地利用径向推力轴承或精密轴承14、15支承在壳体18中。

对于图1所示示例而言，切换元件5和6分别包括线圈20和弹簧21，从而它们可以优选地通过操作线圈逆弹簧力得到操作。

图1中示出了已切换到直接传动运动下的按照本发明的机床传动机构16；就此而言切换元件5是打开的，并且切换元件6闭合并建立起从动轴2与主轴或主轴内嵌件7之间的连接。

图2中示出了已切换到第一传动级下也就是具有传动比的按照本发明的机床传动机构16；就此而言切换元件5是闭合的，并且切换元件6闭合，从而建立从动轴3与主轴或主轴内嵌件7之间的连接。

图3示出了机床传动机构16的截面，其中在切换到第一传动级下的转动的零件示有剖面线；图4示出了在直接传动运动下转动的零件，这些零件同样以剖面线示出。

对于图5所示示例而言，切换元件5包括两个线圈22、23并可以通过相应地操作线圈向着期望的方向操作；切换元件6包括线圈20和弹簧21，从而切换元件6可以通过操作线圈逆弹簧力得到操作。

对于图6所示示例而言，切换元件5同样包括两个线圈22、23并可以通过相应地操作线圈向着期望的方向操作；切换元件6包括被设置在切换元件的同一侧上的线圈20和弹簧21，从而切换元件6可以通过操作线圈逆弹簧力得到操作。

为了普遍适用于主轴电动机也可以采用集成的方案。就此而言，在内部的从动轴2可以作为转子的零件构成，从而以具有优点的方式缩短了结构长度。

附图标记

1驱动轴，电动机轴

2第一从动轴

3第二从动轴

4中心轮

5第一切换元件

6第二切换元件

7主轴，主轴内嵌件

8齿圈

9径向轴封环

10径向轴封环

11密封位置

12主轴轴承

13主轴轴承

14轴承

15轴承

16机床传动机构

17行星齿轮组

18壳体

19行星架

20线圈

21弹簧

22线圈

23线圈

Claims (11)

1.两级机床传动机构，其包括行星齿轮组，其中主轴或主轴内嵌件能够与传动机构的从动装置合型连接或压配合连接，其特征在于，该机床传动机构具有第一从动轴(2)和第二从动轴(3)，其中，第一从动轴(2)抗扭地与驱动轴(1)连接并能够通过第一切换元件(5)与行星齿轮组(17)的中心轮(4)可拆卸地连接；第二从动轴(3)与行星齿轮组(17)的行星齿轮架(19)抗扭连接，行星齿轮组(17)的齿圈(8)抗扭地与传动机构的壳体(18)连接；另外还设有第二切换元件(6)，其建立在主轴(7)或主轴内嵌件和可选的第一从动轴(2)或第二从动轴(3)之间的可拆卸的连接。

2.按权利要求1所述的两级机床传动机构，其特征在于，所述两级机床传动机构是主轴传动机构。

3.按权利要求1或2所述的两级机床传动机构，其特征在于，主轴(7)与第一从动轴(2)共轴地设置，并且第二从动轴(3)为与第一从动轴(2)共轴设置的空心轴，其中第一从动轴(2)通过主轴轴承(12，13)无间隙地支承在第二从动轴(3)中。

4.按权利要求1或2所述的两级机床传动机构，其特征在于，在第一切换元件(5)打开的情况下第一从动轴(2)通过第二切换元件(6)与主轴(7)或主轴内嵌件连接，从而形成直接传动运动，即第二传动级，其中在第一切换元件(5)闭合的情况下主轴(7)或主轴内嵌件通过第二切换元件(6)与第二从动轴(3)连接而实现具有传动比的传动运动，即第一传动级。

5.按权利要求4所述的两级机床传动机构，其特征在于，设有锁止装置，其阻止第二从动轴(3)在直接传动运动下一起转动。

6.按权利要求5所述的两级机床传动机构，其特征在于，所述锁止装置为弹簧销，该弹簧销能够被引入到行星齿轮架的孔中，从而使得行星齿轮架被卡住，并且该弹簧销的操作通过操作第一切换元件(5)或第二切换元件(6)而进行。

7.按权利要求1或2所述的两级机床传动机构，其特征在于，第一切换元件(5)被集成到传动机构(16)中，并且第二切换元件(6)在从动侧设置在传动机构(16)之外。

8.按权利要求1或2所述的两级机床传动机构，其特征在于，主轴或主轴内嵌件(7)被用作用于第二切换元件(6)的支承件。

9.按权利要求1或2所述的两级机床传动机构，其特征在于，设有回转接头，该回转接头用作在传动机构从动装置和主轴(7)之间冷却液、油或气体的传递装置。

10.按权利要求9所述的两级机床传动机构，其特征在于，所述回转接头支承在第一从动轴(2)中并包括两个密封垫片，该密封垫片用作密封位置且用作用于抵消转速差的装置。

11.按权利要求1或2所述的两级机床传动机构，其特征在于，切换元件(5，6)为爪齿离合器或摩擦离合器或者为同步装置，并且能够电动地、机械地、电磁式地、液压地、气动地、以及/或者利用弹簧力操作。

Images