机器的驱动机构、扭矩马达、离合器装置、用于加工材料的装置及力矩马达的应用

摘要

本发明涉及一种机器(2)的驱动机构(1；101)，其具有用于驱动机器(2)的可绕轴旋转轴线(4)旋转的轴(5)的驱动马达(3)和使驱动马达(3)与轴(5)有效连接的、用于补偿在轴(5)和驱动马达(3)之间的相对运动(11)的离合器装置(10)，在其中，驱动马达(3)具有包围轴(5)的转子件(35)，离合器装置(10)的可绕轴旋转轴线(4)旋转的离合器旋转件(18A)支承在转子件(35)处，其中，转子件(35)布置成至少部分地接合到离合器旋转件(18A)中，使得离合器旋转件(18A)可径向运动地支承在转子件(35)处。

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器的驱动机构，其具有用于驱动机器的可绕轴旋转轴线旋转的轴的驱动马达和使驱动马达与轴有效连接的、用于补偿在轴和驱动马达之间的相对运动的离合器装置，在其中，驱动马达具有包围轴的转子件，离合器装置的可绕轴旋转轴线旋转的离合器旋转件支承在转子件处。

本发明还涉及一种扭矩马达、特别是力矩马达，其具有定子件和可绕转子旋转轴线旋转的用于推动轴的转子件。

此外，本发明涉及一种离合器装置，其具有离合器轮毂件、离合器法兰件和可相对于离合器法兰件径向移动的滑槽盘，在其中，离合器轮毂件、离合器法兰件和滑槽盘相互有效连接，使得滑槽盘可相对于离合器法兰件径向移动。

本发明此外涉及一种用于加工材料的装置，特别是机械式压机或偏心式压机，其具有用于驱动工具的驱动机构，其中，驱动机构包括扭矩马达和离合器装置。

此外，本发明涉及一种推动轴的力矩马达的旋转体的应用。

背景技术

特别地，这种类型的驱动机构例如作为驱动轴的电的直接驱动机构例如由偏心式压机驱动机构、曲轴式压机驱动机构、轧辊驱动机构或类似机构已知。其例如可使用在使材料或工件变形的变形机器处。

在这种使材料或工件变形的变形机器中，驱动轴或工作轴通常滑动支承在一个机架中。在这种变形机器工作时，例如可通过热影响或者通过运行带来的在驱动轴的支承部位处的磨损，产生非常显著的在相对于轴旋转轴线的轴向方向上、但是也在径向方向上的轴线移动、确切地说驱动轴移动，特别是在使用特别是带有力矩马达的直接驱动机构时，这可能带来问题，因为直接驱动机构的这种轴线移动由于结构形式限制不能或者仅能不充分地直接由自身补偿。为了可足够好地补偿驱动轴的这种类型的轴线移动，在直接驱动机构的驱动马达和待由此驱动的驱动轴之间接入补偿离合器，由于轴向的布置方案这导致大的结构长度。由于待传递的扭矩部分地过高，这种由相当多的构件组成的补偿离合器常常也容易故障并且维护成本高。

发明内容

本发明所基于的目标是，改进这种类型的驱动机构，使得至少克服以上所述的缺点。

本发明的目标由一种机器的驱动机构实现，其具有用于驱动机器的可绕轴旋转轴线旋转的轴的驱动马达和使驱动马达与轴有效连接的、用于补偿在轴和驱动马达之间的相对运动的离合器装置，在其中，驱动马达具有包围轴的转子件，离合器装置的可绕轴旋转轴线旋转的离合器旋转件支承在转子件处，其中，转子件布置成至少部分地接合到离合器旋转件中，使得离合器旋转件可径向运动地支承在转子件处。

通过离合器旋转件在绕开其他连接构件的情况下可径向运动地直接布置或直接支承在驱动马达的转子件处，这里的离合器装置结构尤其紧凑，从而特别地该离合器装置以及机器的驱动机构总体而言可减少构件数量并且由此也可构造得明显更紧凑。

换句话说，这意味着，根据本发明，驱动马达的至少一个功能构件是离合器装置的功能件，或反之，这又引起，根据本发明的驱动机构连同至少一个功能构件总体上可设计得更少。由此，离合器装置或整个驱动机构可更紧凑地构造并且在相应的设计方案中也可构造成在重量上更轻，尽管如此仍可补偿轴中心错位、即径向于轴旋转轴线的轴错位以及轴向于轴旋转轴线的、即在轴旋转轴线的纵向上的轴错位。

这里的机器为工作机器，且优选地为使工件变形的机器。

在本发明的思想中，术语“驱动机构”表示机器的任意驱动机构，例如与此相关地使材料或工件变形的变形机器的偏心式压机驱动机构、曲轴式压机驱动机构、锻造驱动机构、轧辊驱动机构或类似机构。

特别是，这里的驱动机构为机器、扭矩马达、离合器装置的驱动轴、特别是工作轴的驱动机构。

这里的驱动机构理想地设计成电的直接驱动机构，也就是说，驱动马达直接地且由此优选地在没有中间连接变速器或可切换的增速器的情况下与可旋转的轴有效连接。就此而言，轴以与驱动马达的从动侧的从动元件相同的转速旋转。

在此，术语“驱动马达”特别地表示产生扭矩的扭矩马达，借助于该扭矩马达可推动特别是使工件变形的机器的驱动轴或工作轴，或使其绕轴旋转轴线旋转。优选地，驱动马达构造成带有永磁体的旋转电流同步电机。

特别是，这里的驱动马达可为力矩马达。力矩马达从现有技术中充分已知。通过其在相对低的转速时高的扭矩，力矩马达特别适合于推动特别是在使工件变形的变形机器处的驱动轴。

术语“转子件”在此表示绕驱动马达的旋转轴线旋转的从动元件，其在从动侧例如设计成转子件的环形的转子环元件或类似者。

术语“离合器装置”在本发明的思想中表示补偿离合器，借助于该补偿离合器可补偿例如使材料或工件变形的变形机器的驱动轴的轴线移动，确切地说特别是在相对于驱动轴的相应轴旋转轴线的径向方向上的驱动轴移动、以及还有在轴向方向上的驱动轴移动。

特别是，利用这里的离合器装置可实现离合器结构形式的补偿离合器。离合器具有的优点是，其角度可靠。

提及的离合器旋转件例如构造成旋转对称的离合器盘件或类似者。

特别优选的实施变型方案设置成，离合器旋转件和转子件共同地形成滑槽引导单元，可旋转的离合器旋转件借助于该滑槽引导单元可径向运动地直接地不可相对旋转地支承在转子件处。由此，离合器旋转件和转子件直接相互有效连接。

特别适宜的是，转子件具有至少一个定位凸块，其布置在通过离合器旋转件形成的滑槽中。由此，转子件可结构简单地形成这里的离合器装置的功能构件，从而与这种类型的变形机器的至今的扭矩驱动机构相比，该驱动机构可更简单地构造。

优选地，转子件具有定位凸块对，从而可实现扭矩的更适宜的传递。通过两个相对于转子件的旋转轴线相对的定位凸块，转子件此外可设计成旋转对称。

如果至少一个定位凸块轴向地伸出超过转子件的轴向端侧，转子件可无问题地接合在被引入离合器旋转件中的滑槽中。

在此，轴向端侧理想地与轴旋转轴线的纵向延伸成直角地伸延。

此外，当至少一个定位凸块布置成沿径向与轴旋转轴线间隔开时，可有利地在转子件和离合器旋转件之间传递扭矩。

为了也可相对于支承在轴处的离合器件传递离合器旋转件的径向运动，有利的是，离合器旋转件可径向运动地与离合器装置的支承在轴处的离合器轮毂件有效连接。

当离合器旋转件和离合器轮毂件借助于接合到滑槽中的离合器凸耳相互有效连接时，可在离合器旋转件和离合器轮毂件之间建立结构上简单的有效连接，其中，可自由地选择，这种类型的滑槽和离合器凸耳是否位于离合器旋转件和/或离合器轮毂件处。

当不仅驱动马达而且离合器装置围绕轴布置成轴的轴端部区域不受妨碍时，这里的驱动机构可尤其紧凑地构造。由此，两个轴端部区域特别是不会受驱动马达或离合器装置的妨碍并且由此可自由接近，使得在两个轴端部区域处可布置其他构件，例如驻车制动器、凸轮切换机构、用于获取旋转角度的旋转角度传感器或类似者。

结构上特别有利的是，离合器旋转件包括离合器的盘件并且由此角度可靠。

此外，本发明的目标也通过扭矩马达、特别是力矩马达实现，其具有定子件和可绕转子旋转轴线旋转的用于推动轴的转子件，其中，转子件包括使扭矩马达和轴有效连接的离合器装置的滑槽引导单元的第一滑槽引导件。

由此，在与相应地设计的离合器装置的联结方面得到扭矩马达的显著简化的结构，因为扭矩马达仅仅需要与合适地构造的其他滑槽引导单元接合在一起。

当第一滑槽引导件为离合器装置的离合器法兰件时，可特别良好地减少结构成本。

特别有利的是，转子件本体形成第一滑槽引导件，因为由此可实现极其紧凑的结构形式。

可理解的是，所述第一滑槽引导件可以多种方式设计。优选地，通过转子环元件实现所述第一滑槽引导件。

当第一滑槽引导件包括至少一个轴向凸块和/或轴向凸块槽时，可结构上特别简单地实现这里的扭矩马达的转子件。

特别有利的是，该轴向凸块和/或轴向凸块槽和转子件或转子环元件优选地布置在相同的或至少相似的直径上，因为由此可得到相对小的周向力，由此轴向凸块和/或轴向凸块槽可在考虑单位面积压力的情况下实施成小的。这特别是与在此描述的驱动机构且特别是与偏心式压机相关地适用。

当滑槽引导单元具有可相对于第一滑槽引导件径向移动的另一滑槽引导件时，在本发明的思想中，离合器装置可结构上非常简单地集成到扭矩马达中。

在此有利的是，另一滑槽引导件包括离合器的盘件，因为离合器角度可靠。

此外，该目标通过具有离合器轮毂件、离合器法兰件和可相对于离合器法兰件径向移动的滑槽盘的离合器装置实现，在其中，离合器轮毂件、离合器法兰件和滑槽盘相互有效连接，使得滑槽盘可相对于离合器法兰件径向移动，其中，离合器法兰件包括扭矩马达的转子件、特别是转子件的转子环元件。由此，在相应的设计方案中，扭矩马达可至少部分地集成到离合器装置中。

与此相关的特别有利的实施变型方案设置成，离合器法兰件或转子件形成扭矩马达的滚动或滑动轴承的轴承座，离合器法兰件借助于滚动或滑动轴承可旋转地固定在扭矩马达的罩壳处，由此，可非常简单地实现在离合器装置和扭矩马达之间的融合。

适宜地，离合器法兰件包括至少一个轴向凸块和/或至少一个轴向凸块槽，使得可结构上简单地建立与滑槽盘的不可相对旋转但可径向移动的有效连接。

有利的是，滑槽盘包括离合器的盘件，并且由此角度可靠。

本发明的目标也通过用于加工材料的装置、特别是机械式压机或偏心式压机实现，其具有用于驱动工具的驱动机构，其中，驱动机构包括扭矩马达和离合器装置，并且其中，装置的特征在于根据在此描述的特征中的任一特征的驱动机构和/或扭矩马达和/或离合器装置。

如果用于加工材料或工件的加工装置配备有在此描述的驱动机构和/或扭矩马达和/或离合器装置，该加工装置可显著更紧凑地构造。

装置可为用于具有约≥150mm的大驱动轴直径以及约≥1000Nm的高扭矩需求的机器的装置，例如用于曲柄和偏心式压机、轧辊机、砑光机、碾碎机、转子轴和螺旋轴的装置。

就此而言，这里的加工装置优选地可设计成用于使工件变形的变形装置。

此外，该目标也通过推动轴的力矩马达的旋转体用作用于补偿在力矩马达和轴之间的径向运动的离合器装置的功能构件的应用实现。

通过力矩马达的旋转体用作设计成与力矩马达有效连接的离合器装置的径向运动补偿构件的功能构件，可特别紧凑地提供特别是使工件变形的机器的驱动机构。

在此，径向运动补偿构件是离合器装置或滑槽引导单元的滑槽引导件，其优选地载有轴向凸块，轴向凸块接合到离合器装置或滑槽引导单元的另一滑槽引导件中。

无论如何，在本发明的思想中，离合器旋转件、另一滑槽引导件和滑槽盘同样重要。

当特别是力矩马达应直接联接到这样的轴或工作轴处，即，在该轴或工作轴中可出现轴线错位并且在该轴或工作轴中必须为其他安装件提供自由的轴端部时，以上描述的结构形式带来总是可应用的极其紧凑且成本适宜的结构形式。在没有在前面连接变速器或类似者的情况下，对于特别是曲柄式或偏心式传动机构的直接驱动机构来说，例如在锻造压机中，需要高的扭矩。可根据驱动马达力矩需求在大的范围中自由选择相应的驱动马达的尺寸(转子件直径和转子件长度)。在此，转子件的周面面积与马达力矩成比例。对于紧凑的结构方式来说，适宜地具有大的转子件直径和小的转子件长度的驱动马达是有利的。

特别是，本发明的特征还在于，可吸收或补偿在此甚至冲击式出现的轴线错位以及与此伴随的大多冲击式出现的力峰值，例如在偏心式压机或类似者的驱动轴处是这种情况。

可理解的是，以上或在权利要求中描述的解决方案的特征如有必要也可相互组合，以可相应累加地实现优点。

附图说明

根据附图和以下描述解释本发明的其他特征、效果和优点，在其中示例性地示出并描述了根据本发明的装置。

在此，在各个附图中至少基本上在其功能方面一致的组件可以用相同的附图标记表示，其中，不需要在所有附图中标记这些组件并加以解释。

附图中：

图1示意性地示出了在根据本发明的驱动机构的驱动马达和离合器装置之间的连接组件的部分剖切的视图，

图2示意性地示出了在图1中示出的连接组件的离合器装置的俯视图；

图3示意性地示出了在根据本发明的驱动机构的驱动马达和离合器装置之间的替代的连接组件的部分剖切的视图；

图4示意性地示出了用于补偿在离合器轮毂件和离合器法兰件之间的径向运动的离合器装置的立体图，其中，离合器法兰件是驱动马达的转子件；以及

图5示意性地示出了在图4中示出的离合器装置的另一立体图。

具体实施方式

在图1和图2中部分地示出的驱动机构1在该实施例中被分配给机器2，并且具有用于驱动机器2的可绕轴旋转轴线4旋转的轴5的电驱动马达3，借助于轴5可驱动机器2的在此未示出的工具。

此外，驱动机构1具有离合器装置10，电驱动马达3和轴5借助于离合器装置10相互有效连接，使得轴5可在旋转方向6上绕轴旋转轴线4旋转。

离合器装置10基本上为补偿离合器装置，借助于该离合器装置特别是可补偿在轴5和电驱动马达3之间的径向运动11，其中，该径向运动11参照的是轴旋转轴线4在轴向方向12上的纵向延伸。离合器装置10由此特别是可以补偿可旋转的轴5的滑动轴承7的与磨损相关越来越大的轴承间隙。

离合器装置10具有旋转轴线13，其至少在轴5没有径向错位时与轴旋转轴线4对准。

在此，离合器装置10遵循离合器的结构原理，其原理上已经从现有技术中已知。

就此而言，离合器装置10包括可绕旋转轴线13旋转的离合器轮毂件14，离合器轮毂件14借助于轴毂连接-夹紧组件15固定在轴5的轮毂座16处。

此外，离合器装置10还具有离合器法兰件17，借助于离合器法兰件17使离合器装置10与电驱动马达3不可相对旋转地有效连接。

此外，离合器装置10包括滑槽盘18，在滑槽盘18中加工出多个滑槽19(仅仅示例性地编号)。

由于离合器装置10基本上根据离合器的结构原理构造，滑槽盘18在广义的思想中也表示离合器盘并且由此角度可靠。

在此，滑槽盘18是离合器旋转件18A，其可进行径向运动11。

离合器轮毂件14具有两个对置的离合器凸耳20和21，其接合到滑槽盘18的滑槽19的两个滑槽19A和19B中，使得离合器轮毂件14和滑槽盘18在旋转方向6上不可相对旋转地相互连接。

离合器轮毂件14的两个对置的离合器凸耳20和21布置在两个相应对置的臂区域23(仅仅示例性地编号，见图2)处。

由此，离合器轮毂件14和滑槽盘18可结构简单地不可相对旋转地相互连接。

电驱动马达3为电运行的产生扭矩的扭矩马达25，其设计为力矩马达26。

电驱动马达3具有罩壳27，电驱动马达借助于罩壳27通过合适的螺纹件28固定在机器2的机架29处。

此外，电驱动马达3具有定子件30，其不可相对旋转地安装在罩壳27的管形的外罩壳件31中并且由此也同心地围绕旋转轴线13布置。

此外，电驱动马达3具有转子件35，其借助于转子轴承元件36和37可旋转地支承在罩壳27的管形的内罩壳件38中并且由此同样同心地围绕旋转轴线13布置。在转子件35的面对定子件30的一侧39处布置有永磁体元件40。

转子件35形成轴向凸块形式的两个定位凸块41和42，定位凸块41和42轴向地伸出超过转子件35的环形体43，更确切地说超过转子件35的轴向端侧44，并且由此直至接合到构造在滑槽盘18处的滑槽19的两个滑槽19C和19D中。

由此，转子件35至少部分地布置成接合到离合器旋转件18A中，使得离合器旋转件18A以可相对于旋转轴线13径向运动的方式、但是不可相对旋转地支承在转子件35处。

就此而言，离合器法兰件17和转子件35是相同的。

这两个滑槽19C和19D分别形成用于定位凸块41和42、确切地说转子件35的轴向凸块的长形容纳槽，其中，两个滑槽19C和19D的相应的纵向延伸从径向更靠内的部位向径向更靠外的部位延伸。

由此，布置在两个滑槽19C和19D中的定位凸块41和42、确切地说转子件35的轴向凸块允许滑槽盘18相对于转子件35的径向运动11，从而可无问题地补偿轴5的径向轴错位，但是也可补偿轴5的轴向轴错位。

由此，滑槽盘18和转子件35共同地形成滑槽引导单元45，滑槽盘18和转子件35借助于该滑槽引导单元45以相对于彼此可径向运动且不可相对旋转的方式支承。

就此而言，转子件35或离合器法兰件17在该实施例中是滑槽引导单元45的第一滑槽引导件45A，另一滑槽引导件45B可径向移动地布置在第一滑槽引导件45A处，其中，所述另一滑槽引导件45B与滑槽盘18相同。

无论如何，离合器法兰件17具有扭矩马达25的滚动或滑动轴承的轴承座46，借助于该滚动或滑动轴承，离合器法兰件17可旋转地固定在扭矩马达25的罩壳27处或罩壳27之内。

尤其有利的是，在此不仅驱动马达3而且离合器装置10围绕轴4布置为，轴5的两个轴端部区域50和51未受妨碍，从而可将其他构件或组件(未示出)固定在轴5处。

例如，由此存在这样的可能性，即，在第二轴端部区域51处布置旋转角度传感器(未示出)。然而更好的是，将与此相关的旋转角度传感器52作为带元件53安装到转子件35处，因为由此可实现以与转子结合的方式安装旋转角度传感器52，在其中，实现了旋转角度传感器52紧挨着在与罩壳结合的探测元件54附近。由此，属于驱动马达3的部件，例如与转子结合的旋转角度传感器52和与罩壳结合的探测元件54可布置在彼此附近，由此可改善其相互作用。此外，由此特别是在驱动马达3的电子控制(在此未明确示出)方面可实现更紧凑的结构方式。

机器2可为带有偏心式压机的装置，其中，轴5与此相应地是偏心轴(未再次编号)，借助于该偏心轴例如可直接或间接地驱动压机工具。直接的驱动机构例如可理解成，工具直接安装在轴上。例如在轧辊中是这种情况。间接的驱动机构可理解成，在被驱动的轴和工具之间还布置有中间连接的单元，例如传动机构。

在图3中示出的另一驱动机构101基本上与在图1和图2中示出的驱动机构1结构相同。就此而言，以下在保留附图标记的情况下仅仅简要解释在驱动机构1和101之间的区别。在另一驱动机构101的结构和工作原理方面，参考以上描述以避免重复。

另一驱动机构101(图3)与驱动机构1(图1和图2)的区别仅仅在于，定子件30支承在管形的外罩壳件31处并且转子件35相应地支承在管形的内罩壳件38处。

在图4和图5中示出的用于使驱动机构的驱动马达与轴有效连接的另一离合器装置210具有离合器轮毂件214、离合器法兰件217和可相对于离合器法兰件217径向移动的滑槽盘218，其中，离合器法兰件217设计成与驱动马达的转子件235相同，从而带有其转子件235的驱动马达是离合器装置210的集成的组成部分。

转子件235以及由此同样离合器法兰件217具有转子环元件260，多个永磁体元件240布置在转子环元件260的周面261上，永磁体元件240与驱动马达的定子(未示出)相互作用。

转子件235和与此相关的转子环元件260具有两个分别带有两个定位凸块241和242(仅仅示例性地编号)的凸块对262和263。两个定位凸块241和242分别具有平行于彼此伸延的纵向延伸，从而整体实现在转子环元件260和滑槽盘218之间的径向移动。

滑槽盘218具有多个圆形的材料凹口264(仅仅示例性地编号)，在材料凹口264中一方面固定有相应地构造成长形滑槽219(同样仅仅示例性地编号)的滑动衬套265，使得定位凸块241和242可径向运动地支承在滑动衬套265中。另一方面，在该圆形的材料凹口264中固定有其他滑动衬套266，借助于其他滑动衬套266支承离合器轮毂件214的定位凸耳220或221。

在这一点上应明确指出的是，以上解决方案或在权利要求和/或附图中描述的解决方案的特征如有必要也可相互组合，以可相应地累加地实现或达成所解释的特征、效果和优点。

可理解的是，以上解释的实施例仅仅为本发明的第一设计方案。就此而言，本发明的设计方案不局限在这些实施例上。

所有在发明材料中公开的特征作为本发明的重要内容被要求保护，只要其单独地或者以组合的形式相对于现有技术来说是新的。

附图标记列表

1 驱动机构

2 机器

3 驱动马达

4 轴旋转轴线

5 轴

6 旋转方向

7 滑动轴承

10 离合器装置

11 径向运动

12 轴向方向

13 旋转轴线

14 离合器轮毂件

15 轴毂连接-夹紧组件

16 轮毂座

17 离合器法兰件

18 滑槽盘

18A 离合器旋转件

19 滑槽

19A 第一滑槽

19B 第二滑槽

19C 第三滑槽

19D 第四滑槽

20 第一离合器凸耳

21 第二离合器凸耳

23 臂区域

25 扭矩马达

26 力矩马达

27 罩壳

28 螺纹件

29 机架

30 定子件

31 管形的外罩壳件

35 转子件

36 第一转子轴承元件

37 第二转子轴承元件

38 管形的内罩壳件

39 面对的一侧

40 永磁体元件

41 第一定位凸块

42 第二定位凸块

43 环形体

44 轴向端侧

45 滑槽引导元件

45A 第一滑槽引导件

45B 另一滑槽引导件

46 轴承座

50 第一轴端部区域

51 第二轴端部区域

52 旋转角度传感器

53 带元件

54 探测元件

101 另一驱动机构

210 另一离合器装置

214 离合器轮毂件

217 离合器法兰件

218 滑槽盘

219 滑槽

220 第一离合器凸耳

221 第二离合器凸耳

235 转子件

240 永磁体元件

241 第一定位凸块

242 第二定位凸块

260 转子环元件

261 周面

262 第一凸块对

263 第二凸块对

264 材料凹口

265 滑动衬套

266 其他滑动衬套