CN101184579A - 转动轴承装置，尤其用于机床的可转动的圆工作台 - Google Patents

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Abstract

转动轴承装置，尤其用于机床的可转动的圆工作台，该转动轴承装置含有第一装置零件，该零件可以与可转动支承的元件、尤其圆工作台连接，该装置还含有保持固定的第二装置零件，所述的两个装置零件通过至少一个滚动轴承连接，轴向力作用在该滚动轴承上，其中设有一个在第一与第二装置零件(2，3)之间作用的磁性装置(21)用来产生与轴向力(Fa)基本反向的平衡力(Fk)。

Description

转动轴承装置，尤其用于机床的可转动的圆工作台
技术领域
本发明涉及一种转动轴承装置，尤其用于机床的可转动的圆工作台，该转动轴承装置含有第一装置零件，该零件与可转动支承的元件、尤其圆工作台连接，该转动轴承装置还含有保持固定的第二装置零件，并且所述的两个装置零件通过至少一个滚动轴承连接，轴向力作用在所述滚动轴承上。
背景技术
转动轴承装置的作用通常是让第一元件可转动地相对于保持固定的第二元件支承。作为实施例引用一种具有可转动的圆工作台的机床，并且所述的圆工作台通过转动轴承装置可以相对于机架或类似物转动地得以容纳。已知的转动轴承装置含有与可旋转支承的元件例如圆工作台耦合的第一装置零件以及保持固定的例如与机架或类似物连接的第二装置零件。这两个装置零件通过至少一个滚动轴承可转动地彼此相连。
就通常水平设置的转动轴承装置而言，在所述的至少一个滚动轴承上作用有一轴向力，该轴向力基本源自第一装置零件的重量、同样连续作用的耦合元件自重即工作台自重、以及例如变化的待加工工件重量成分和例如设置在圆工作台上用来固定工件的拉紧工具等等。除此以外还会例如由于加工工件或类似物以及由于可能的不平衡度产生作用在所述至少一个滚动轴承上的径向力，例如可能由于不平衡度和加工应力产生倾斜力矩。
对于轴承寿命而言具有决定意义的主要是静态作用的轴向力。为了回避可能由此产生的困难，对使用的滚动轴承进行相应的尺寸设置。这样做会增加成本，有时还会出现结构技术方面的困难，此外最大转速也受到限制。
发明内容
因此，本发明的问题在于，提供一种转动轴承装置，其中能够至少部分平衡源自“作用在至少一个滚动轴承上的轴向力”的问题。
为了解决这一问题，就开文所述类型的转动轴承装置而言，做出下述设置，即，设置一个在第一与第二装置零件之间作用的磁性装置以用来产生与所述轴向力基本反向的平衡力。
按照本发明的转动轴承装置的特征在于使用磁性装置，通过该磁性装置可以产生平衡力，在磁性装置设置在两个装置零件之间或作用于它们之间之后，该平衡力强制性地作用在至少一个滚动轴承上并且与轴向力反向。通过该磁性装置在两个装置零件之间作用持续的拉力，该拉力与自重引起的轴向力反向并将其平衡。合成的、实际作用在至少一个滚动轴承上的力因此可以根据磁性装置的设计而大部分地得到平衡。因此较小的滚动轴承也可以被使用同样足够长的寿命，其也能以高持续转速工作。可以具有优点地放弃流体静力轴承或类似物。
按照目的，磁性装置自己含有多个永磁体，它们被设置在第一或第二装置零件上并且与对立的另一装置零件共同作用。各对立的装置零件不言而喻是金属的，因此永磁体与对立的装置零件强制吸引。其中，永磁体设置在通过驱动机做主动旋转的第一装置零件上还是设置在保持固定的第二装置零件上是无关紧要的。
作为“永磁体仅在一个装置零件上设置”的替换，当然也可以考虑将多个永磁体彼此对立地设置在第一与第二装置零件上，其中，永磁体自然利用其磁极相应定向，从而使得它们互相吸引。
根据一个特别合适的发明实施例，永磁体至少设置在转动的第一装置零件上，根据这一实施例特别优选做下述设置，即，让拥有永磁体的第一装置零件同时形成或含有驱动第一装置零件的马达的转子并让第二装置零件形成或含有马达的定子。其中，马达适合作为盘形力矩马达构成。在该实施例中，马达也可集成在装置侧并形成转动轴承装置的一部分。这种力矩马达按照目的允许直接驱动。就这里作为叶轮构成的力矩马达而言，永磁体被设置在由第一装置零件形成或由其一部分形成的盘形转子上，形成或含有定子的第二装置零件轴向地位于永磁体之上并与其间隔，第二装置零件不言而喻拥有形成力矩马达所需的全部电气或电磁组件。该实施例特别具有优点，因为通过将力矩马达构成为水平设置的叶轮不仅实现了集成的直接驱动，而且还实现了按照本发明的磁力平衡。
作为使用盘形力矩马达的替换，可以让永磁体也作为纯被动作用的元件与金属或磁性物体共同作用。第一装置零件在该部分中与或可与马达的转动驱动装置、尤其带有蜗轮蜗杆传动装置的电动马达的转动驱动装置耦合。永磁体在这里为了产生轴向作用的平衡力而按照目的被设置在一个在安装位置中水平的、与转动驱动装置耦合并形成第一装置零件的一部分的圆盘上，该圆盘与轴向对立并间隔的第二装置零件共同作用，并且第二装置零件在这里近似形成定子。
作为滚动轴承适合采用组合的径向-轴向轴承，尤其是圆柱滚子轴承的形式。也可以设置两列径向推力球轴承或多列径向推力球轴承作为替换。
除了转动轴承装置以外，本发明还涉及含有可旋转的圆工作台的机床，所述圆工作台拥有按照所述实施例之一的转动轴承装置。
附图说明
本发明的其它优点、特征以及细节在下面对实施例的描述中有所表示。其中：
图1是按照本发明的、具有已安装的圆工作台的转动轴承装置的原理示意剖面图，并且
图2是图1所示转动轴承装置的经放大的局部视图。
具体实施方式
图1示出按照本发明的转动轴承装置1，它由在已安装状态下可转动的第一装置零件2以及在使用情况下保持固定的第二装置零件3。在根据图1所示的实施例中，在第一装置零件上设置了圆工作台4，在圆工作台4上可以安置例如各种拉紧装置用来保持工件或类似物。第一装置零件2与第二装置零件3通过组合的两件套滚动支承件5彼此转动连接，其中，滚动支承件5由一个径向轴承6以及两个轴向轴承7组成。所以所涉及的也是组合的径向-轴向圆柱滚子轴承。
如图2进一步所示的那样，一方面在内部呈环形的轴承件8上通过螺栓连接9固定圆轴承台4，另一方面跨过中间件10设有一个通过螺栓连接22固定在中间件10上的传动盘11。中间件10以及传动盘11也形成第一装置零件的部分。传动盘11形成这里作为热装叶轮构成的力矩马达13的转子12，下面还会对其做更加详细的描述。
在第二轴承件14上通过螺栓连接15设置轴承套16，轴承套16通过导入固定孔17的相应固定元件例如与机架抗扭连接。通过另外的螺栓连接18使得轴承套16另外与定子19连接，定子19与转子12共同形成力矩马达13。轴承套16以及定子19是保持固定的第二装置零件的部分。
在形成转子12的传动盘11上在朝向定子19的侧面上设有多个优选遍布整个盘平面的永磁体20。不言而喻的是，在定子中设有未示出的、为使力矩马达13完整所需的电磁组件，例如励磁线圈等等。就力矩马达而言，原则上涉及的是一种高引线数的、持续激励的同步马达，其中，在转子上通常设置永磁体，同时，在定子上设置独立绕组的具有高填充密度的线圈，就此而言会在线圈通电时产生高磁力。通常把所述的独立线圈或绕组体设置在定子板之间。由于就这种力矩马达而言近似不会出现摩擦，所以这类力矩马达在很大程度上无须保养。力矩马达的基本结构对于专业人员而言是充分已知的，因此对此无需做详细的说明。对于这里作为热装叶轮构成的力矩马达来说还需强制设置中心元件。
在滚动轴承5上持续作用着一个指向轴向的静态轴向力Fa，该力一方面由第一装置零件2的自重引起，第一装置零件也就是这里的轴承件8、中间件10以及传动盘11和附加的固定元件或其它形成第一装置零件2的组件。此外还有源自圆工作台4的自重的分力，包括有可能设置在工作台上的拉紧元件以及待加工的工件等等。
该轴向力Fa可以通过相反方向的平衡力部分地或深入地得以平衡。该平衡力Fk通过设置在第一与第二装置零件2、3之间的磁性装置21产生，磁性装置21通过与定子19保持连接的永磁体20形成，在定子19与永磁体20之间原本就有磁性耦合作用。在永磁体20与定子19之间的持续引力按照下述方式作用，即，转子12通过中间件10产生与轴向力Fa反向的平衡力Fk。该平衡力Fk也在力矩马达13运转的时候产生，因为通过气隙d彼此隔开的永磁体20与定子19在此期间也会持续吸引。产生的平衡力依赖于磁性装置21的吸引力的强度，该强度终究可以通过可借助永磁体20产生的磁场强度得到调节。
在图1与2描绘的实施例中如所述那样设置了集成的力矩马达13。这就是说无须设置附加的驱动元件。就力矩马达而言还有双重功能，即一方面是圆工作台13的转动驱动装置，另一方面是负载平衡功能、也就是产生平衡力Fk的功能。
所述实施例当然也可以被替换为下述类型，即，替代集成的力矩马达，让第一装置零件2与单独的驱动装置、例如传统的带有蜗轮蜗杆传动装置的电动机耦合。该驱动装置例如被装配在传动盘11上。在这种情况下，在传动盘11上会像图2所示那样具有在盘平面上分布的永磁体20。由于转动驱动装置也处于转动装置的外部，所以不必再提供定子。这就是说，代替图2所示的定子19，可以集成一个简单的金属元件以及一个尺寸相应的金属环，金属环与永磁体20共同作用。当然还可以考虑采用合适的叠片设置以用来产生磁力或用来与永磁体20共同作用，其中按照下述内容选择所述的设置，即，在工作台旋转的时候尽可能地避免由于旋转而可能被感应到的涡流。在该实施例中，这两个第一与第二装置零件2、3也有可能会吸引，从而在使用外置驱动装置的时候也会产生平衡力Fk。其中当然还有下述可能性，即，不但可以在传动盘11上设置相应的永磁体20，而且可以在第二装置零件对面的部分上设置相应的永磁体20，从而能够增强磁性耦合。
附图标记
1转动轴承装置
2可转动的装置零件
3保持固定的装置零件
4圆工作台
5滚动轴承
6径向轴承
7轴向轴承
8轴承件
9螺栓连接
10中间件
11传动盘
12转子
13力矩马达
14轴承件
15螺栓连接
16轴承套
17固定孔
18螺栓连接
19定子
20永磁体
21磁性装置
22螺栓连接
Fa轴向力
Fk平衡力
d气隙

Claims (8)

1.转动轴承装置，尤其用于机床的可转动的圆工作台，该转动轴承装置含有第一装置零件，该零件与可转动支承的元件、尤其是圆工作台连接，该装置还含有保持固定的第二装置零件，所述的两个装置零件通过至少一个滚动轴承连接，轴向力作用在该滚动轴承上，其特征在于，设有一个在所述第一与所述第二装置零件(2，3)之间作用的磁性装置(21)，用来产生与所述轴向力(Fa)基本反向的平衡力(Fk)。
2.按照权利要求1所述的转动轴承装置，其中，磁性装置(21)含有多个永磁体(20)，这些永磁体(20)被设置在第一或第二装置零件(2，3)上并与对立的另一装置零件(3，2)共同作用。
3.按照权利要求1所述的转动轴承装置，其中，磁性装置(21)含有多个永磁体(20)，这些永磁体(20)彼此对立地设置在第一和第二装置零件(2，3)上。
4.按照权利要求2或3所述的转动轴承装置，其中，永磁体(20)至少在第一装置零件(2)上设置，其特征在于，拥有永磁体(20)的第一装置零件(2)同时形成或含有驱动第一装置零件(2)的马达(13)的转子(12)，并且第二装置零件(3)形成或含有马达(13)的定子(19)。
5.按照权利要求4所述的转动轴承装置，其中，马达(13)是盘形力矩马达。
6.按照权利要求1至3之一所述的转动轴承装置，其中，第一装置零件(2)与或可与马达的转动驱动装置、尤其是带有蜗轮蜗杆传动装置的电动马达的转动驱动装置耦合。
7.按照前述权利要求之一所述的转动轴承装置，其中，设置组合的径向-轴向轴承(6，7)作为滚动轴承(5)，其尤其是圆柱滚子轴承的形式，或者是两列径向推力球轴承或多列径向推力球轴承。
8.机床，含有支承在按照权利要求1至7之一所述转动轴承装置(1)上的可转动的圆工作台。
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