ITMI941941A1 - Motoriduttore con un motore elettrico avente un albero cavo - Google Patents

Abstract

Un motoriduttore (1) con un motore elettrico (4), il cui rotore (7) ha un albero cavo (8), aziona almeno un'utenza attraverso almeno un meccanismo (26) con almeno uno stadio del meccanismo. Per la formazione compatta, in funzionamento con poche vibrazioni, è disposto coassialmente nell'albero cavo (8) un albero primario (19), che a scelta per mezzo di un primo innesto innestabile (24) è inseribile sull'albero cavo (8) e per mezzo di un secondo innesto innestabile (16), attraverso il meccanismo (26) è inseribile sull'albero cavo (8). Preferibilmente gli innesti (16, 24) sono formati come innesti elettromagnetici e ancora preferibilmente il primo innesto (24) per l'inserzione diretta dell'albero cavo (8) sull'albero primario (19) è disposto in un'estremità dell'albero cavo (8) e il secondo innesto (16) nell'altra estremità dell'albero cavo (8). Il motoriduttore (1) viene impiegato preferibilmente per l'azionamento di tre parti girevoli in impianti di tiraggio di un cristallo.

Description

Descrizione

L'invenzione riguarda un motoriduttore con un motore elettrico, il cui rotore ha un albero cavo disposto su un albero primario, il cui momento torcente attraverso un meccanismo con almeno uno stadio del meccanismo e attraverso un innesto innestabile è trasmissibile a un albero primario. Sono noti motoriduttori , in cui l'albero cavo è collegato continuamente con il meccanismo o direttamente con l'utenza. E ' anche noto di formare il meccanismo come meccanismo per moti intermittenti, per poter azionare l'utenza con diversi numeri di giri- Tali motoriduttori vengono impiegati nel caso, che l'utente debba essere azionato con diversi numeri di giri, per esempio con una cosiddetta traslazione rapida o con una notevole demoltiplicazione per poter eseguire per esempio processi svolgentesi lentamente. Un campo d'impiego particolarmente interessante sono per esempio i cosiddetti impianti di tiraggio di un cristallo, in cui secondo il metodo di Czochralski i cristalli vengono tirati da un materiale semiconduttore dalla colata. Per il processo di tiraggio svolgentesi lentamente sulla parte primaria è necessario un numero di giri molto basso. Per il sollevamento del cristallo finito e per l’abbassamento di un portacristallo germinativo per l'inizio di un altro processo di tiraggio normalmente però è necessaria una traslazione rapida per ridurre il più possibile il tempo di inattività dell'impianto di tiraggio· Per questo nel passato sono stati usati speciali meccanismi per moti intermittenti che non formano un'unità operatrice con il motore di azionamento elettrico.Inoltre ai noti meccanismi mancava l'alta silenziosità di funzionamento, necessaria per un processo di tiraggio di un cristallo, e alla fine i noti azionamenti avevano un rapporto sfavorevole di momento torcente rispetto a volume costrut tivo -Da DE 35 -5912 C2 è noto un meccanismo del genere descrit to all'inizio, che è indicato come servounità elettrica. Riguardo a ciò però il motore elettrico è previsto solo come azionamento ausiliario e il momento torcente vero e proprio viene applicato su un albero motore mediante un azionamento esterno.il motore ausiliario con il suo albero cavo, in caso di bisogno, è inseribile su un albero primario attraverso un meccanismo e un innesto elettromagnetico ·L'albero motore e l'albero primario sono collegati uno con l'altro attraverso una barra di torsione e una molla a balestra elasticamente con ugual numero di giri, dove l'angolo di torsione viene utilizzato per azionare un interruttore,con cui il motore ausiliario può essere inserito e disinserito.Meccanismo e innesto non servono dunque a variare il rapporto del numero di giri tra albero motore e albero primario, che sono entrambi formati come alberi pieni*

Da FR-P5 1 437 856 è noto un motoriduttore, in cui l'albero pieno di un motore elettrico mediante un unico innesto agente bilateralmente con due coppie di attrito a scelta direttamente o attraverso un rotismo epicicloidale è inseribile sull'albero primario-Soltanto la carcassa del rotismo epicicloidale ha un albero cavo. Per non dover . spostare l'albero motore per l'azionamento dell'innesto, una delle due parti dell'innesto è alloggiata in modo spostabile assialmente.A causa dell'innesto agente bilateralmente questo spostamento avviene contro l'azione di forti molle di compressione, cosicché è previsto un forte magnete permanente per l'azionamento dell'innesto.La nota disposizione, a causa del collegamento in serie di albero motore, innesto, rotismo epicicloidale e albero primario porta a una lunghezza d'ingombro molto grande e a causa delle masse da muovere porta a un forte scuotimento del gruppo con azionamento dell'innesto.

Perciò alla base dell'invenzione c'è il compito di indicare un motoriduttore del genere descritto all'inizio, che sia fabbricabile in modo economico, abbia un rapporto favorevole di momento torcente rispetto a volume costruttivo, renda possibile una commutazione del numero di giri primario, specialmente funzioni con poche vibrazioni alla presenza di bassi numeri di giri e sia.adatto per l'impiego con condizioni spaziali pure·

La soluzione del compito posto con il motoriduttore descritto all'inizio avviene secondo l'invenzione per il fatto, che l'albero cavo per generare numeri di giri diversi dello albero primario a scelta eludendo il suddetto meccanismo è inseribile sull'albero primario per mezzo di un innesto . supplementare, che è innestabile in modo indipendente dallo innesto, coordinato al meccanismo·

Un tale motoriduttore può essere fabbricato in modo economico e usando un gran numero di elementi strutturali, che si usano in commercio, ha un rapporto favorevole di numero di giri rispetto a volume costruttivo, è adatto per l'im piego a condizioni spaziali pure ed ha una grande silenziosità di funzionamento specialmente con bassi numeri di giri, ma contemporaneamente permette anche un alto numero di giri per una cosiddetta traslazione rapida.Inoltre specialmente è necessario solo l'impiego di un unico motore elettrico, cosicché un tale motoriduttore è adatto in modo particolarmente vantaggioso per l'impiego di impianti di tiraggio di un cristallo. Quindi l'impiego però non è limitato,ma piuttosto sono concepibili anche altre possibilità d'impiego di un tale motoriduttore.

L’innesto supplementare descritto non deve inoltre collegare direttamente l'albero primario con l'albero cavo, ma può anche essere previsto un altro meccanismo tra l'albero cavo e l'albero primario, specialmente un tale meccanismo con un rapporto di demoltiplicazione diverso dall'altro.

Tutta la disposizione inoltre in sostanza è formata in modo coassiale.; essa può essere sistemata - completamente incapsulata- in una carcassa cilindrica compatta.

Con il motoriduttore noto si possono azionare anche diverse utenze, che por esempio possono essere collegate con le due estremità dell'albero primario-Ne risulta che la soluzione secondo l’invenzione permette molteplici possibilità di combinazione.Così per esempio con il motoriduttore secondo l'invenzione si possono azionare azionamenti a vite senza fine,sistemi di trasporto, avanzamenti di macchine utensili e altri gruppi.

Inoltre nel senso di un altro perfezionamento dell'invenzione è particolarmente vantaggioso, che l'innesto supplementare per l'immediato perfezionamento dell'albero cavo sull'albero primario sia disposto in un'estremità dello albero cavo e il secondo innesto per l'inserzione del meccanismo nell'altra estremità dell'albero cavo·

E inoltre di vantaggio se almeno uno degli innesti è formato come innesto elettromagnetico.Tali innesti possono essere innestati mediante telecomando e non condizionano perciò un ingranamento delle parti mobili meccanicamente nella carcassa del motore e nella scatola del cambio· L'impiego di due innesti, che sono innestabili contemporaneamente per mezzo di un dispositivo di comando, crea un'altra possibilità, vale a dire il bloccaggio completo del sistema mediante bloccaggio automatico·

Inoltre è possibile suddividere l'albero primario in due alberi parziali e inserire il primo innesto immediatamente su un albero parziale e per mezzo di un secondo innesto attraverso il meccanismo sull'altro albero parziale, cosicché entrambi gli alberi parziali possono essere azionati contemporaneamente, ma con diversi numeri di giri del primario.

In questo caso, nel quadro di ancora un altro perfezionamento dell 'invenzione, se tra i due alberi parziali è disposto un terzo innesto innestabile, inserendo questo innesto entrambi gli alberi parziali hanno ancora lo stearici

so numero di giri-del-primario e con contemporanea inserzione di tutti gli innesti si ottiene ancora un bloccaggio del sistema.

Inoltre è di particolare vantaggio se come meccanismo viene introdotto un meccanismo di demoltiplicazione, in cui una flessibile ruota dentata cilindrica ingrana in una rigida corona dentata interna con un numero di denti, che è solo poco minore del numero di denti della corona dentata interna.Tali meccanismi sono noti come "Meccanismi a trasmissione armonica" e sono chiariti in modo particolareggiato nella rassegna tecnica, numero 46 1991, pagine 56 fino a 64 con il titolo "Tecnica dei meccanismi di precisione- le piccole con le grandi capacità", Riguardo a ciò la flessibile ruota dentata cilindrica mediante un corpo di comando ellittico rotante con interposizione di cuscinetti a rotolamento viene deformata in modo che la flessibile ruota dentata cilindrica in due punti diametralmente dirimpetto ingrana nella corona dentata interna, dove i punti di contatto sul perimetro interno della corona dentata interna vagano continuamente. Mediante una differenza di solo due denti tra entrambe le corone dentate si ottiene, che una rotazione completa del corpo di comando ellittico muove ulteriormente la corona dentata interna solo di circa la distanza di due denti.In questo modo si può ottenere una demoltiplicazione molto forte e la silenziosità di funzionamento di un tale meccanismo- come già lo dice il nome- è eccezionalmente grande in modo, che un tale meccanismo è adatto in modo particolarmente vantaggioso per processi di tiraggio di un cristallo.Naturalmente un tale meccanismo non ò adatto per una cosiddetta "traslazione rapida", cosicché qui la soluzione, secondo l'invenzione, sostiene pienamente di collegare l'albero cavo del motore elettrico attraverso il primo meccanismo direttamente con l'albero primario. In tal modo per mezzo di un sistema coassiale di azionamento si ottengono numeri di giri del orinario i che possono trovarsi molto lontano l'uno dall'altro.

Vantaggiose possibilità d'impiego di un tale motoriduttore sono descritte nelle altre rivendicazioni secondarie. Un esempio di .esecuzione dell'oggetto dell'invenzione

e le sue possibilità d'impiego in relazione con impianti di tiraggio di un cristallo vengono chiariti più dettagliatamente in seguito in base alle figure 1 fino a 3-si mostra:

figura 1 una sezione assiale mediante un motoridut-tore secondo l'invenzione,

figura 2 in rappresentazione schematica un primo esempio di esecuzione di un impianto di tiraggio di un cristallo per il processo di Czochralski e figura 3 in rappresentazione schematica un secondo esempio di esecuzione di un impianto di tiraggio di un cristallo per l'esecuzione del processo di Czochralski, pure con parecchi motoriduttori del tipo secondo l'invenzione.

In figura 1 è rappresentato un motoriduttore 1, a cui appartiene una carcassa cilindrica 2,applicata in modo fisso, che in una sua estremità è chiusa da un coperchio della carcassa 3.Nella carcassa 2 è sistemato un motore elettrico che è sistemato in una carcassa del motore 5 ed è composto di un avvolgimento statorico 6 e da un rotore 7, che è fissato a una flangia radiale 8a di un albero cavo 8.

Nella carcassa 2 inoltre è disposta in modo fisso una scatola del cambio 9, in cui sono alloggiati due gruppi di ruote dentate satellite 10 e 11, che hanno diametri diversi. Le ruote dentate satellite 10 vengono azionate da una prima ruota planetaria 12, che è formata a tazza ed è collegato in modo fisso con l’albero cavo A causa della differenza del diametro delle ruote dentate satellite 10 e 11 viene azionata una seconda ruota planetaria 13 con numero di giri ridotto, il cui mozzo 14 per mezzo di cuscinetti a rotolamento non indicati in modo particolare è alloggiato coassialmente nella prima ruota planetaria 12.11 mozzo 14 della seconda ruota planetaria 2 è collegato di nuovo in modo resistente alla torsione con una parte di azionamento 15 di un innesto elettromagnetico innestabile 16, a cui appartiene una parte primaria 17 e una parte statorica 18, che è applicata in modo fisso al coperchio della carcassa 3- Nella parte statorica 18 si trova una bobina di elettromagnete, qui non rappresentata in modo particolare, con la cui eccitazione la parte di azionamento 15 trascina la parte primaria 17· Quest'ultima è collegata con un albero pri mario 19, che è disposto coassialmente tanto nell'albero cavo 8 quanto nel mozzo 14.L'albero primario 19 attraversa tutta la carcassa 2 ed è alloggiato nelle due estremità mediante cuscinetti a rotolamento 20 e 21,indicati in modo tratteggiato·

Nell'estremità dirimpetto dell'albero primario 19 si tro va un'altra parte di azionamento 22, che è collegata in modo resistente alla torsione con l'albero cavo 8, In

una flangia frontale 2a della carcassa 2 si trova un 'altra parte statorica 23 fissa, che ha pure una bobina elet tromagnetica qui non rappresentata.In questo modo viene formato un altro innesto elettromagnetico inncstabile

24, a cui appartiene anche una parte primaria 25, che è fissata sull'albero primario 19 in modo resistente alla torsione .Mediante eccitazione della bobina di elettromagnete della parte statorica 25, la parte di azionamento

22 e la parte primaria 25 vengono accoppiate una con l'altra, cosicché l'albero primario 19 ruota con lo stesso numero di giri dell'albero cavo 8.

Il motorìduttore 1 secondo figura 1 ha il seguente fun zionamento: mediante inserzione dell'innesto elettroma gnetico 24, l'albero primario 19 viene azionato con lo stesso numero di giri del rotore 7, rispettivamente l'albero cavo 8.Poiché il numero di giri del rotore 7 è relativamente alto, l'albero cavo 19 non può azionare un'utenza qui non rappresentata con numero di giri relativamente alto, cioè nella "traslazione rapida"· Se l'innesto elettromagnetico 24 viene disinserito e invece l'innesto elettromagnetico 16 viene inserito, l'albero primario 19 viene azionato con il numero di giri, che anche il mozzo 13⁄4 ha sul lato primario del rotismo epicicloidale A seconda del rapporto di trasmissione del meccanismo 26, si può azionare l'albero primario 19 con un numero di giri corrispondentemente ridotto ,dunque per esempio in una cosiddetta "velocità micrometrica".

Se i due innesti elettromagnetici 10 e 24 vengono inseriti contemporaneamente, a causa dei numeri di giri diversi delle ruote planetarie 12 e 13 avviene un arresto dell'albero primario 19 dirimpetto alla carcassa 2.Poiché la carcassa 2 è applicata in modo risso, riguardo a ciò l'albero primario 19 non è più girevole.

All'incirca nel mezzo dell'albero primario 19 è indicato in modo tratteggiato un altro innesto 27, da cui l'albero primario 19 viene suddiviso in un primo albero parziale 19a e in un secondo albero parziale 19b. Se il collegamento di questi due alberi parziali viene interrotto da disinserzione dell'innesto 27, ì due alberi parziali 19a e 19b possono essere azionati in modo indipendente l'uno dall'altro e con diversi numeri di giri. Se un tale sistema ora deve pure essere bloccato, tutti gli innesti 16,24 e 27 devono essere inseriti contemporaneamente·

Il meccanismo 26 può essere sostituito da un " meccanismo di trasmissione armonica” secondo il brano bibliografico, indicato all'inizio, nella rassegna tecnica, 1991, numero 46,pagine fino a 64, per cui si può ancora ottenere una demoltiplicazione molto più forte, idem un funzionamento dell'albero primario ancora molto più privo di vibrazioni -In quanto il motore elettrico 4 è regolabile nel numero di giri, si possono variare corrispondentemente i diversi numeri di giri del primario-Le figure 2 e 3 mostrano l'impiego di parecchi motoriduttori secondo figura 1 in diversi posti di due diversi impianti di tiraggio di un cristallo per l'esecuzione del procedimento di tiraggio secondo Czochralski·

In figura 2 è rappresentata una camera a tenuta di gas 3°, in cui si trova un crogiolo riscaldabile 31, che con-tiene una colata 32 di un materiale semiconduttore dotato· Da questa colata viene tirato un cristallo 33, che per esempio può essere un monocristallo con corrispondente dotazione -Il cristallo 33 è attaccato ancora a un portacristallo germinativo 34, che si trova nell'estremità inferiore di un albero di tiraggio 35- Questo albero di tiraggio è alloggiato in modo girevole in una scatola del cuscinetto 36, che nella sua estremità superiore porta un motoriduttore 1 secondo figura 1, con cui l'albero di tiraggio 35 è spostabile in una rotazione con basso numero di giri.Nell'estremità superiore l'albero di tiraggio 35 ha un innesto girevole 27 di sistema di costruzione noto,attraverso cui si possono addurre refrigeranti La scatola del cuscinetto 36 attraverso un braccio 38 e una madrevite dell'asta 39 è collegata con un'asta filettata , attraverso cui è movibile in modo ascendente e discendente l'azionamento girevole, descritto precedentemente, incluso l'albero di tiraggio 35-L'asta filettata è alloggiata nelle due estremità in supporti non indicati qui in modo particolare e viene spostata in rotazione da un motoriduttore analogico la- Questo motoriduttore la dà la possibilità di azionare l'asta filettata 14 con un numero di giri molto diverso mediante inserzione a scelta di un innesto elettromagnetico 16, rispettivamente 24, (vedere figura 1) in modo che l'albero di tiraggio 35 possa essere mosso in alto e in basso a scelta nella traslazione rapida o nel movimento lento· Il movimento lento per esempio serve per l'esecuzione del processo di tiraggio vero e proprio, mentre la traslazione rapida serve a sollevare il cristallo finito 33 dal resto della colata 32 o - in direzione inversaad abbassare un nuovo cristallo germinativo nella colata 52 (dopo completamento del consumo), dopodiché mediante riduzione del numero di giri inizia un nuovo processo di tiraggio-Gli elementi strutturali esistenti nella cassetta superiore a tratto e punto formano il cosiddetto avanzamento di tiraggio che viene portato da una colonna verticale 42.

Il crogiolo 31 c disposto nell'estremità superiore di un . albero di sollevamento 43, che è alloggiato in

modo analogo in un'altra scatola del cuscinetto come l'albero di tiraggio 35-Nell'estremità inferiore dello albero di sollevamento 43 si trova un altro motoriduttoro 1 secondo figura 1 con un innesto girevole analogo 37- Anche la scatola del cuscinetto 44,attraverso un bracciò e una madrevite dell'asta è collegata con un'asta filettata 47, che è pure alloggiata in entrambe le estromità in cuscinetti girevoli non indicati in modo particolare-Anche l'asta filettata 47 viene azionata da un motoriduttore la, che è commutabile in moda analogo per quanto riguarda il suo numero di giri, come il motoriduttore la (nella cassetta 41),appartenente all'avanzamento di tiraggio-Gli elementi strutturali, esistenti nella cassetta inferiore a tratto e punto,formano

il cosiddetto avanzamento del crogiolo.Nello stesso modo dell'avanzamento di tiraggio (cassetta 41) può anche essere azionato anche l'avanzamento del crogiolo a scelta nel movimento lento e nella traslazione rapida· In quanto nella seconda variante secondo figura 5 si usano gli stessi elementi strutturali come nell'oggetto secondo figura 2, si rinuncia a una ripetizione dei riferimenti. A differenza della figura 2, nell'oggetto secondo figura 3, il cristallo 33 però non viene alzato e girato da un albero di tiraggio 35, ma da una cosiddetta fune traente 49, nella cui estremità inferiore si trova pure un portacristallo germinativo 34·

Per l'azionamento girevole della fune traente 49 in modo analogo come in figura 2 è previsto un motoriduttore 1, che in questo caso non solo gira la fune traente 49, ma anche una piattaforma di riferimento 50, su cui è disposta una carcassa 51, in cui si trova un tamburo di avvolgimento per avvolgere e svolgere la fune traente coassialmente rispetto all’asse di rotazione della fune traente. Questo tamburo di avvolgimento viene azionato da un motoriduttore la, che corrisponde ancora all'esempio di esecuzione secondo figura 1 e rende possibile una commutazione del numero di giri nel modo già descritto-Particolari di questo azionamento verticale e girevole per la fune traente 49 e quindi per il cristallo 33 sono descritti nel brevetto più vecchio P 45 29 283.6 della stessa richiedente, cosicché inoltre sono inutili altre esecuzioni

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1. Motoriduttora (1, 1a) con un motore elettrico (4), il cui rotore (7) ha un albero cavo (8), disposto su un albero primario (19,19a,19b), il cui momento torcente è trasmissibile attraverso un meccanismo (26) con almeno uno stadio del meccanismo e attraverso un innesto innestabile (16) sull'albero primario (19,19a,19b), caratterizzato dal fatto, che l'albero cavo (8) per generare diversi nuineri di giri dell'albero primario (19,19a,19b) è inseribile sull'albero primario (19,19a,19b) a scelta con deviazione del detto meccanismo (26) per mezzo di un innesto supplementare (24), che è innestabile indipendentemente dall'innesto coordinato al meccanismo (26).
2. 2. Motoriduttore secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto, che l'innesto supplementare (24) per una diretta inserzione dell'albero cavo (8) sull'albero primario (19) è disposto in un'estremità dell'albero cavo (8) e l'altro innesto (16), coordinato al meccanismo (26) è disposto nell'altra estremità dell'albero cavo (8).
3. 3- Motoriduttore secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto, che almeno uno degli innesti (16, 24) è formato come innesto elettromagnetico·
4. 4. Motoriduttore secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto, che gli innesti (16,24) sono innestabili contemporaneamente per mezzo di un dispositivo di comando·
5. 5. Motoriduttore secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto, che l'albero primario (19) è suddiviso in due alberi parziali (19a,19b) e che l'albero cavo (8) è inseribile direttamente su un albero parziale (19a) per mezzo dell'innesto supplementare (24) e per mezzo dell'innesto (16), coordinato al meccanismo (26), è inseribile sul secondo albero parziale (19b).
6. 6, Motoriduttore secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto, che tra i due alberi parziali (19a, 19b) è disposto un terzo innesto innestabile.
7. 7- Motoriduttore secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto, che come meccanismo è impiegato un demoltiplicatore del tipo "meccanismo di trasmissione armonica", in cui in una corona dentata interna rigida è ingranata una ruota dentata cilindrica flessibile con un numero di denti, che è un pò più piccolo del numero di denti della corona dentata interna.
8. 8. Uso di un motoriduttore (1,1a) secondò una o parecchie delle rivendicazioni 1 fino a 7 per l'azionamento di un tamburo per fune in impianti di tiraggio di un cristallo per l'esecuzione del processo Czochralslci.
9. 9- Uso di un motoriduttore (l,la) secondo una o parecchie delle rivendicazioni 1 fino a 7 per l'azionamento di alberi di tiraggio (35) e funi traenti (49) per cristalli tirati (33) e/o di alberi di sollevamento (43) di crogioli (31) con una colata (32) per la formazione di un cristallo (53) mediante il procedimento di Czochralski.
10. 10. Uso di un motoriduttore (1,1a) secondo una o parecchie delle rivendicazioni 1 fino a 7 per l'azionamento di aste filettate (40,47) in impianti di tiraggio di un cristallo.