CN101500737B - 具有轴向移动的环的轴承和配设有这种轴承的加工设具 - Google Patents

具有轴向移动的环的轴承和配设有这种轴承的加工设具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一轴承(1)，其包括：至少一第一环(2)，该第一环(2)限定一第一滚动表面(21)；和至少一第二环(4)，该第二环(4)限定一第二滚动表面(42)，所述环(2，4)与旋转轴线共轴，并且被促动相对地旋转运动；和至少一排滚动部件(7)，所述滚动部件(7)滚动接触地安装在分别安设在所述环上的滚动表面之间。所述轴承的特征在于，它包括构成波状型面的滚道的至少一第三滚动表面(31)，该第三滚动表面(31)设置在第三环(3)上，该第三环(3)或者与称为第一排的所述排的滚动部件(7)配合，或者与第二排的滚动部件(7’)配合，该第二排的滚动部件插入在第三环(3)的所述第三滚动表面(31)和第四环(5)的第四滚动表面(52)之间，至少一第三或第四环(3，5)安装成分别地与第一或第二环以恒定的运行方式旋转连接，并且所述或两旋转连接的两环安装成可彼此相对地轴向运动，用以可以被促动相对地交替地轴向运动。

Description

具有轴向移动的环的轴承和配设有这种轴承的加工设具
技术领域
本发明涉及一轴承，优选地滚珠轴承，围绕一旋转轴线布置，所述轴承包括：至少一第一环，该第一环限定一第一滚动表面；和至少一第二环，该第二环限定一第二滚动表面，所述环与所述旋转轴线共轴，并且被促动相对地旋转运动；至少一排滚动部件，诸如滚珠，滚动接触地安装在分别安设在所述环的滚动表面之间，所述滚动部件通常插入在一笼架中，用以根据一预定的角度间距将滚动部件保持就位，构成波状型面——优选为正弦曲线——的滚道的所述第一滚动表面，以(恒定)的运行方式，提供给所述第一环和第二环在它们之间交替的轴向运动；以及一加工设具，诸如机械加工、铣削、钻孔的加工设具，所述类型的加工设具包括被一动力块驱动作用的工具架，所述设具集成至少一上述类型的轴承。
背景技术
能够将旋转运动转化为交替的轴向运动或往复的轴向运动的轴承的制造现已为本领域中的技术人员所知。
因此，文献US 3.443.446提出一设具，该设具集成一具有两排滚动部件的轴承，该设具安装在一箱体和一旋转驱动轴之间，此轴承使得能够促动箱体相对于所述轴交替地轴向运动。在该技术方案中，一凸缘与所述轴旋转连接并且安置在每排滚动部件之间。该凸缘在每排滚动部件的对面具有呈波浪形状的滚动表面。所述设具还设有固定到箱体的两环，该两环的每个也配备有呈波浪形状的滚动表面，用以使得滚动部件能够沿着凸缘的波浪形状而前行。该技术方案因此能够很好地让箱体相对于轴体进行交替的轴向移动，但该交替的轴向移动的幅度是不可调节的。
文献US 5.116.147描述一设具，该设具包括一防闭塞的轴承系统。在此轴承系统中，滚动部件的内部滚动表面和外部滚动表面呈锯齿状，用以产生振动并因此避免设具构件的闭塞，所述设具构件是彼此相对旋转的。但是，没有调节这些振动的幅度的任何可能。
类似地，集成轴承——能够促动工具架进行幅度可调节的交替运动——的设具已为本技术领域中的技术人员所知，例如尤其是在专利SU-1.161.258中所示出。
促动工具架在其旋转运动的同时进行一交替运动(mouvementalternatif)的事实具有一定数量的优点，尤其是在应用于机械加工的情况下，以及更具体地在应用于由低频振动所辅助的钻孔的情况下。
该交替移动的优点如下：即，通过振动易于排空呈小尺寸的碎屑；减少切割厚度；减少钻头的过热，最小化润滑油需求并且能够通过改进切割条件提高生产率。
在专利SU-1.161.258中所发展的技术方案的缺点在于，交替的轴向运动的幅度的变化必然造成交替的运动的频率的改变，为操作者所不希望的改变。此外，轴承是专门用于所选择的应用的轴承，该选择的应用难于变换到另一应用。
发明内容
因此，本发明的一目的在于提出一轴承，其构思使得能够容易地调节轴承的环的交替运动的幅度，而不变化传递的轴向运动的频率。
本发明的另一目的在于提出集成前述类型的轴承的一设具，其构思使得能够容易地调节工具的往复的轴向运动的幅度，而不变化工具的运动的频率。
为此，本发明的目的在于一轴承，优选地为滚珠轴承，其围绕旋转轴线(XX’)布置，所述轴承包括：至少一第一环，该第一环限定一第一滚动表面；和至少一第二环，该第二环限定一第二滚动表面，所述第一环和第二环与所述旋转轴线共轴，并且被促动进行相对旋转运动；和至少一排滚动部件，诸如滚珠，所述滚动部件滚动接触地安装在配设在所述第一环和第二环上的相应的第一、第二滚动表面之间，所述滚动部件通常插入在一笼架中，以将所述滚动部件在它们之间根据一预定的角度间距保持在一起，所述第一滚动表面构成具有波状的——优选为正弦的——型面的滚道，用于按(恒定的)运行工况，提供给所述第一环和第二环彼此交替的轴向运动，其特征在于，所述轴承包括构成一具有波状型面的滚道的至少一第三滚动表面，该第三滚动表面设置在一第三环上，该第三环与所述第一环和第二环共轴，具有波状型面的所述第三滚动表面设置在第三环上，所述第三滚动表面或者与称为第一排的所述滚动部件排配合，或者与第二排的滚动部件配合，所述第一排的滚动部件与第一滚动表面接触，所述第二排的滚动部件借助于一笼架彼此保持在一起，所述笼架优选地与封住所述第一排的滚动部件的笼架旋转连接，该第二排的滚动部件插入在所述第三环的所述第三滚动表面和一第四环的一第四滚动表面之间，所述第三或第四环中的至少之一相应地与所述第一或第二环按恒定的运行工况旋转连接地安装，并且所述的或两个旋转连接的环——即第一和第三环或第二和第四环——安装成一个相对另一个作轴向运动，以便能够被促动进行相对的交替轴向运动，配设有波状型面的滚动表面的第一和第三环的相对角度位置——通过与所述滚动部件配合——确定旋转连接的环的轴向运动的幅度，所述旋转连接的环被促动成在彼此之间进行交替的轴向运动。
应注意到由恒定的运行方式，理解轴承的运行阶段，在该运行阶段中环的轴向的交替运动的幅度是恒定的。
因此，原理是，借助于相同的轴承，通过将具有固定幅度和相同频率的两交替的轴向运动叠合，可以产生幅度可调节的交替的轴向运动，该两交替的轴向运动中每一个借助于构成波状型面的滚道的滚动表面而产生，所述幅度调节通过改变所述两交替的轴向运动之间的相位差来获得，而振动的频率由波状滚动表面的节数和沿着滚动部件相对于这些滚动表面的滚动轴线的旋转速度给出。因此，至少两个轴承环具有构成波状的——优选地为周期的和正弦曲线的——型面的滚道的滚动表面，其允许两环的每一个，通过与滚动部件配合，被促动相对地交替地轴向运动，该轴向运动称为相对于包含滚动部件的中心的平面的基础运动，这两基础运动增加，用以在这两环之间给予幅度可调节的往复的轴向运动，所述幅度是所述基础运动之间的相位差的函数。
根据本发明的一特征，所述第一和第三环——所谓具有波状型面的环——的波状型面的轴承表面是朝向第二环或第二和第四环——所谓光滑环——的不具有波状型面的滚动表面，这些具有波状型面的滚动表面的第一环和第三环或者形成所述轴承的内环，或者形成所述轴承的外环。
为了能够调节传递的轴向运动的幅度，配设有波状型面的滚动表面的第一和第三环的相对角度位置能够通过所述环围绕轴承的旋转轴线的彼此相对的角度位移来调节，所述环通过合适的装置——诸如优选为弹性的回复装置——保持在所选择的位置中。
该角度位移可以手动地或自动地控制。在一优选的实施方式中，配设有波状型面的滚动表面的所述第一和第三环的相对的角度位置能够通过所述环彼此相对的角度位移来调节，这种调节或者是手动方式，或者通过机动化的驱动机构来进行，所述驱动机构驱动一环相对于另一环旋转，以便能够调节被传递的轴向运动的幅度。
在另一实施方式中，配设有波状型面的滚动表面的所述第一环和第三环能够彼此相对地有角度地移动；并且，所述环中的配设有波状型面的滚动表面的一环包括其角度位置的可视标记，其角度位置或者是相对于所述的配设有波状型面的滚动表面的另一环的角度位置，或者是相对于轴承联接到其上的所述轴承的外部参照标记的角度位置。
当然，所述幅度在构建轴承时通过选择所述环之间的角度偏移也可以明确地调节。
根据本发明的另一实施方式，所述轴承包括两排滚动部件，并且所述旋转连接的环中的两环被实施成一单个构件。
也在本发明的又一实施方式中，所述轴承包括至少四环和滚动部件的两笼架，该两笼架能够彼此相对地有角度地移动，以便能够调节被传递的轴向运动的幅度。
本发明的目的还在于一加工设具，诸如钻孔、铣削、机械加工的设具，其包括工具架，所述工具架被动力块驱动旋转，其中，所述工具架与所述动力块相连在一起旋转，其特征在于，通过在动力块和工具架之间嵌入的、按权利要求1至9中任一项所述的轴承，所述工具架相对于所述动力块被促动进行一交替的轴向运动，该轴向运动具有独立于频率可调节的幅度。
附图说明
通过阅读以下实施例的说明，并参考附图，将更好地理解本发明，其中：
图1示出本发明的轴承的整体的立体图；
图2示出图1的具有三个环的轴承的剖面图；
图3示出滚动表面的立体图，该滚动表面构成具有波状型面的滚道；
图4示出具有四个环和两排滚动部件的轴承的剖面图；
图5示出工具架的剖面图，该工具架配设有手动地调节被传递的轴向移动的幅度的调节装置；以及
图6示出工具架的剖面图，该工具架配设有自动化地调节被传递的轴向运动的幅度的调节装置。
具体实施方式
如在以上所提及和在图1中所示的，作为本发明目标的轴承1围绕旋转轴线XX’布置(organiser)。该轴承1包括限定第一滚动表面的第一环2和限定第二滚动表面的第二环4，所述第一环和第二环与旋转轴线XX’共轴。这些环被促动相对旋转运动，并且因此以不同的旋转速度被驱动，该旋转速度对于所述环之一可以为零。该轴承还具有至少一排滚动部件7，在所示实施例中该滚动部件7由滚珠构成。然而，也可以考虑任何其它的滚动部件，诸如滚柱或滚筒。该排滚动部件7安装在分别安设在所述环2、4上的滚动表面之间。
通常地，在下文中，每一滚动表面的数字标号将由两个数字构成，第一数字对应于设置所述滚动表面的环的号数；当滚动表面是构成波状型面的滚道的表面时，第二数字由“1”构成，当滚动表面按传统轴承的方式构成常规的非波状型面的滚道(包含在一平面中的圆形接触线)的表面时，第二数字由“2”构成。因此，在对应于数字2的情况下，对应于在环的表面和滚动部件之间的接触线的轴承滚道包含在垂直于轴承的旋转轴线XX’的平面中；而在对应于数字1的其它情况下，在环的表面和滚动部件之间的接触线沿着轴向勾画出一正弦曲线，该正弦曲线在周圈(tour)上的周期数是整数。因此，为了在图3中图示上述内容，滚动表面31是环3的滚动表面，该表面是具有波状型面的滚道的表面。
滚动部件7通常插入在笼架6中，用以根据一预定的角度间距将滚动部件7保持就位，所述滚动部件7安装在分别安设在所述环2、4上的滚动表面之间。
由第一轴承2限定的第一滚动表面21构成优选为正弦曲线的波状型面的滚道，用以按(恒定的)运行工况给予第一和第二环2、4之间彼此交替的轴向运动。该第一滚动表面因此包括几个沿着轴线XX’的正弦周期波纹。这些波纹在所述滚道的表面限定几个凹陷部分和隆起部分。沿着轴线XX’测量的分开凹陷部分的底部和隆起部分的顶部的距离定义通过在滚珠和滚动表面之间的接触所获得的这种环的最大可能的行程。在滚珠和相对的滚动表面之间的接触相对于轴线XX’通常是倾斜的。该接触保证轴承基本不会滑动。当滚动滚道的形状为周期的和正弦的形状时，即与滚动部件的接触线的轴向分量(composante)基本上勾画出一正弦曲线时，可观察到：当相对的旋转运动施加在所述两环之间时，滚动部件的中心相对于具有波状滚动表面的环的高度是一正弦函数，该正弦函数取决于滚动部件相对于该同一环沿轴线XX’的角度位置。
典型地且如在图2、4至6中所示，轴承包括至少一第三滚动表面31，该第三滚动表面31构成设置在第三环3上的具有波状型面的滚道，该第三环3与第一和第二环2、4共轴。具有波状型面的该第三滚动表面31，或者与称为第一排的所述排的滚动部件7的配合，或者与第二排的滚动部件7’配合，所述第一排的滚动部件7与轴承的第一表面21接触(图2)；所述第二排的滚动部件7’借助于一笼架6’保持就位，该笼架6’优选与封住第一排滚动部件7的笼架6旋转连接(见图4)，该第二排滚动部件7’插入在第三环3的所述第三滚动表面31和第四环5的第四滚动表面52之间。第一和第三环2、3或第二和第四环4、5然后被安装成彼此相对地轴向活动，以能够被促动相对地交替地轴向运动。配设有具有波状型面的滚动表面的环的相对位置——通过与滚动部件配合——确定旋转连接的环的轴向运动的幅度，并且被促动在所述旋转连接的环之间交替地轴向运动。
相对于前面所述的实施方式，本发明的几个实施方式因此可以被考虑并且将在下文中详述。
在根据图2所示的本发明的第一实施方式中，轴承包括第三滚动表面31，该第三滚动表面构成设置在第三环3上的具有波状型面的滚道，该第三环3与第一和第二环2、4共轴，并且与恒定的运行方式的第一环2旋转连接。该第三滚动表面31与所述排配合，所谓第一排的滚动部件7与第一滚动表面21接触，配设有具有波状型面的滚动表面21、31的环2、3的相对位置通过所述轴承确定传递的轴向运动的幅度。因此，在图2所示的实例中，形成轴承1的内环的环2和3每个都安装在滚动表面的外周表面上，该滚动表面构成具有波状的——优选为在附图中以21和31表示的正弦曲线——型面的滚道。至于外环4，是安装在非波状的传统的滚动表面42的其内周表面上的环。优选地，设置具有通常呈周期的正弦曲线的形状的波状型面的轴承滚道的滚动表面21、31是周期性的，并且其幅度从一环到另一环相同。每个环的滚动表面基本具有四分之一或二分之一环面的形状，用以通过环的轴向布置，限定滚动部件7的凹腔。
如在以上所提及的，轴承1因此具有三环：两内环2、3和一外环4。两内环的轴承滚道21和31是这样的：滚珠和每一表面之间的接触由倾斜(oblique)的接触构成。外环4的轴承滚道42具有与每一滚珠接触的唯一点，此外该点沿着到轴承轴线的径向方向与滚珠的中心更精密地对齐。
如在以上所提及的，两环2和3具有变形的环形的轴承滚道。所形成的表面的圆形截面311的中心(见图3)，在垂直于轴承的轴线的平面内勾画出一圆圈，并且沿着轴向方向勾画出一正弦曲线，该正弦曲线的节数是完整的。优选地，这两环的表面是相同的。
如在以上所提及的，至少滚动表面之一，在这种情况下，构成具有波状型面的滚道的两滚动表面21和31，每一个都具有n个波纹，该波纹具有一轴向分量。这些波纹围绕轴承的所述旋转轴线具有匀称的角度2π/n。滚动部件7在数量上等于波纹的数量n，或等于波纹的数量n的因数整数(sous-multiple entier)。这些滚动部件7围绕所述轴承1的旋转轴线XX’等角度地分布。所述滚动部件7通过在附图中以6表示的笼架保持恒定的角度间隔。
在图2所示的实例中，滚珠因此在数量上等于波纹的数量n，而由笼架6保持的所述滚珠的角度间隔是恒定的。在正常运行中，因为该轴承包括与轴承的旋转轴线XX’共轴的至少三环2、3、4，所述环中的两环——在这种情况下是波状型面的滚动表面21、31的环2、3——以恒定的运行方式在所环述的任一个的旋转驱动状态下旋转连接，并且被促动相对于另一环4进行相对旋转运动，所述另一环4为没有波状型面的滚动表面的光滑环。换言之，在正常运行中，环2、3旋转连接。这些环相对于外环4的旋转的实施——例如旋转固定——引起滚珠沿着滚动表面21、31、42滚动。在运动过程中，滚珠经过引起两内环2、3的每一个相对于外环4轴向移动的滚道21、31的波纹。当滚珠位于环之一的凹陷部分中时，该环接近所述外环，然后，当旋转运动继续时以及滚珠安装在波峰上时，该环从所述外环分开。所述两正弦运动——以下称为环2、3的基本运动——具有等于滚动表面的波纹的凹陷部分和隆起部分之间的高度差的幅度，并且具有一频率，该频率等于由滚珠围绕所述环的相对旋转速度乘以波纹的数量。
两内环之间的轴向运动是两基本运动的总和。该轴向运动具有等同于所述运动的频率，但所述幅度是所述基本运动的相位差(déphasage)的函数。零相位差导致两倍于每一环的基础幅度的幅度，而如果相位差增加，当相位差达到180时所述两倍的幅度将减少直到零。当然，要理解的是，通过安置具有两外环和一内环的轴承，将获得一等同的技术方案，该两外环具有波状型面的滚道的滚动表面，该内环具有光滑型面的滚道的滚动表面。同样地，就移动而言，可以考虑各种组合，在该具有三环的实施方式中，最终的结果总是由在具有波状表面的环2、3之间的相对的轴向移动构成。因此，可以考虑具有以恒定的运行方式旋转连接的环2和3的一轴承，所述环转动并且环4旋转固定并自由平移，或具有旋转固定并且被促动相对地轴向移动的、具有波状型面的环2、3的一轴承，环4被旋转驱动并自由平移地安装。
本发明的另一实施方式也示出在图4中。在此情况下，轴承1包括至少一第三滚动表面，该第三滚动表面构成设置在第三环上的波状型面的滚道，该第三环与第一环2和第二环4共轴，该第三滚动表面与第二排的滚动部件7’配合，该滚动部件7’借助于与笼架6旋转连接的笼架6’保持就位，笼架6’封闭第一排的滚动部件7。再次，配设有波状型面的滚动表面的环的相对位置确定传递的轴向运动的幅度。在图4所示的实例中，轴承因此包括两内环和两外环，所述两内环在附图中以2和3表示，所述两外环在附图中以4和5表示。环2和4是与轴承的旋转轴线共轴的两环，并且被促动相对地旋转运动。环2和4包括安装在滚动表面21和42之间的至少一排滚动部件7，所述滚动表面21和42分别安设在所述环2、4上。环2的滚动表面21是构成波状型面的滚道的一滚动表面，而环4的滚动表面42是所谓光滑的滚动表面，当环4与滚动部件7接触时，该光滑的滚动表面不会产生所述环的轴向移动。滚动部件7通过笼架6以恒定的间隔保持在这些所谓环之间。该轴承1还包括在附图中以3和5表示的另外两环。内环3又包括构成波状型面的滚道的滚动表面31，该滚动表面31构成波状型面的滚道，而外环5包括构成没有波纹的光滑型面的滚道的滚动表面52。一排滚动部件7’安装在分别安设在环3和5上的所述滚动表面31、52之间，而笼架6’被安设用以根据一预定的角度间距将滚动部件7’保持就位。笼架6和6’旋转连接。所述笼架6和6’可以由一相同的构件和在所述笼架之间联接的两不同的构件形成，以便所述笼架旋转连接。同样地，所述外环4和5此处以恒定的运行方式旋转连接。这与内环2和3相同。相反地，内环2和3被促动相对于环4和5相对地旋转运动。
这种滚动部件的运行类似于以上所述的运行。再次，是环2和3的具有波状型面的滚动表面21、31之间的角度相位差，确定传递的轴向运动的幅度。当然，等同的技术方案应已包含将波状型面的滚动表面设置在外环4和5上，和将光滑型面的滚动表面设置在环2和3上。实际上，旋转连接的环，或者，如在图4中图示，被光滑环围绕，并且构成轴承的内环，所述旋转连接的环具有波状型面的滚道的滚动表面朝向光滑环的滚动表面转动；或者，如在图6中所示的轴承中所图示，围绕所述光滑环，并且构成轴承的外环。
如在前述情况中所提及的，为了获得波状型面的环2、3之间的相对的轴向移动，各种组合是可能的。因此，环2、3可以被旋转固定并且自由地平移，环4、5被旋转驱动并且自由地平移。环2、3也可以是旋转的环。
当然并且如以下在图7中所示的设具的实施方式中所述的，还可以提供，相对的交替的轴向移动在所述具有光滑的滚动表面的环之间进行。在此情况下，这些具有光滑的滚动表面的环被安装成彼此相对地、轴向地可动，用以可被促动相对地交替地轴向移动。旋转连接的另外两环被安装成平移地连接，所述另外两环带有波状的滚动表面。
在任何前述情况下，环的滚动表面被认为与滚动部件滚动地支撑接触。因此，每次，这些环或轴承包括通常为弹性的回复装置，或保持环的滚动表面与所述滚动部件接触。
同样地，行程的幅度在最小的或零数值与最大的数值之间被调节：当滚动部件和波状的滚动表面之间的接触点位于凹陷部分中时，且当滚动部件和波状的滚动表面之间的接触点位于另一波状的滚动表面上的隆起部分中时，所述行程的幅度被调节为最小的或无效的数值；当滚动部件与所述两表面的接触点在凹陷部分或在隆起部分上同时通过时，所述行程的幅度被调节为最大的数值。在这两个极限值之内，根据滚动部件相对于两环的波纹的初始角度位置，通过有角度地偏移波状表面的环，行程的幅度可以调节到任一数值。实际上，滚动部件与环的相应的波状表面的接触点的相对位置确定所述两个环之间的轴向运动的幅度，以及因此确定传递的轴向运动。
现将描述使用具有一设具的这种滚动部件的两应用实例。
在这两实例中，加工设具包括工具架9，该工具架9被也称为驱动轴8的动力块8驱动作用。所述工具架可以被或者直接接合到动力块，或者借助于至少一界面构件接合到动力块。工具架9被促动交替地轴向运动，通过嵌入在动力块8和工具架9之间的前述类型的轴承1，该交替的轴向运动是可调节的而不会影响所述交替的轴向运动的频率。交替的轴向运动的幅度的调节可以手动地进行，或者自动地进行。在手动调节方式的情况下，配设有具有波状型面的滚动表面的环之一包括其角度位置的可视标记，其角度位置或者是相对于配设有具有波状型面的滚动表面的另一环，或者是相对于轴承联接到的所述轴承的外部标号，该外部标号通常标示在所述设具上。因此，通常地，工具具有位置索引装置，该位置索引装置用于指示具有波状型面的滚动表面的环相对于具有波状型面的滚动表面的另一环、或相对于动力块8的角度位置。
在另一实施方式，其中，由具有工具架9的轴承所传递的轴向运动的幅度的调节自动地进行；配设有波状型面的滚动表面环，通过驱动一环相对于另一环旋转的机动化的机构连接起来，以便能够调节传递的轴向运动的幅度。在此情况下，所述加工设具可以包括至少一测量装置18和控制装置15、16，所述测量装置18用于测量工具架9的交替的平移运动的幅度；所述控制装置15、16用于根据由所述测量装置18测定的幅度来控制具有波状型面的滚动表面的环的相对角度位置。
现将更详细地描述这些实施方式。
在图5所示的实例中，加工设具更具体地用于借助于钻头20来进行钻孔操作。该钻头被安装在附图中以9表示的工具架的内部。该工具架9——在此具体情况下也称为钻头卡(porte-foret)——通过附图中以12、12’表示的销旋转地联接到加工设具的驱动轴8。因此，通过与主轴装配在一起的传统的桥装置，驱动轴8连接机器工具的主轴的转子(未示出，如果n 100)。当其旋转驱动时，该驱动轴8通过销12、12’旋转驱动工具架9，由于存在具有滚珠的笼架14，该钻头卡9能够被促动相对于轴8相对地轴向运动，该具有滚珠的笼架14，在轴8/钻头卡9连接区域中，在驱动轴8的外廓上延伸。通过在附图中以10、11表示的夹钳和锁闭孔的系统，钻头20以通常的方式固定到钻头卡9。
为了使得钻头卡9能够相对于驱动轴8交替地轴向移动，本发明的轴承1嵌入在驱动轴8和工具架9之间。在所示的实例中，该轴承是具有三环的轴承。称为内环的第一环2由钻头卡9构成，并且具有波状型面的滚动表面21。以3表示的另一环构成第二内环，具有波状型面的滚道的滚动表面31；而附图中以4表示的外环具有光滑型面的滚动表面42。该外环4是沿着平行于滚动轴线XX’的方向自由平移，而通过在附图中以13表示的止动指示器保持旋转固定，该止动指示器13镶嵌在环4上并且能够在与主轴的定子的壳体连接的导向件25中滑动(未示出)。多个装置将环2、3、4保持在永久的压力下，并且尤其是将环2、3、4的滚动表面保持支撑抵靠本说明书中以7表示的滚动部件。这些滚动部件7通过笼架6以一预定的间隔被保持。压力装置在本说明书中由锁闭螺钉17和弹簧垫片29构成，该弹簧垫片29在轴承上保持最小的压力，该最小的应力一方面保证滚珠和环之间的接触；而该弹簧垫片29也保持足够的黏附力，以便将调节环3相对于钻头卡9旋转地固定。在钻孔操作时，以恒定运行方式旋转连接的内环2和3被驱动轴8驱动旋转，驱动轴8的旋转运动通过销12、12’传递到环2或钻头卡9，或通过支撑接触传递到环3，而外环4保持旋转固定。滚动部件7沿着波状的滚动表面的移动然后在支撑波状表面的环2和3之间产生交替的轴向运动。钻头卡9因此处于被促动交替地轴向运动。钻头卡9的振动幅度通过环2和3的具有波状型面的两滚动表面21、31之间的波纹的相位差来确定。该相位差通过由环3所带有的标度和由在环2上所带有的标记来标明。轴向运动的幅度的调节，通过变化调节环3相对于对应于环2的钻头卡9的角度位置来改变。为此，需要通过借助于作为杠杆臂的工具来施加一应力来迫使环3旋转而克服环3和驱动轴8之间的黏附力。为此，调节环3安装有两斜面，该两斜面使得调节环3能够被一调节工具所保持。所希望的幅度通过有角度地移动环3而获得，以便将相应的标度带至由钻头卡9所带有的选择的标记的右侧。该调节手动地实施。也可以考虑，相对于由环3所带有的标度，在驱动轴8或外环4上记载一标号。钻头的轴向振动频率基本上等于钻头的旋转速度与波状表面的波纹周期的数量的乘积的一半。
在图6所示的实例中，设具与图5中所示的设具的区别在于，一方面为轴承的属性，另一方面为幅度的调节方式，该调节方式此处为一自动调节方式。轴承1此处由四环构成，即在附图中以2和3表示的两外环，和在附图中以4和5表示的两内环，这些外环包括每次在附图中以21和31表示的波状滚动表面，内环之一构成钻头卡9，这些环安装有非波状的轴承表面42、52。
借助于销12、12’通过驱动轴8驱动钻头卡9的原理类似于前面所述的驱动原理。
环3、5和2、4彼此配合以每次在所述环的分别的滚动表面31、52、21、42之间安放在附图以7、7’表示的滚动部件。这些滚动部件7、7’通过单个笼架6沿预定的角度间距保持，该笼架6或者在两排滚动部件之间在轴向上是易弯曲的，或者具有用于滚珠的开口，该开口允许滚珠足够地轴向运动，以便允许这些滚珠沿着波状表面的波纹运动。
轴承1因此是由第一组件和所谓下游的第二组件构成的，该第一组件由内环5、外环3、笼架6的滚动部件7’构成；该第二组件由钻头卡9或内环4、外环2以及滚动部件7组成，所述滚动部件7由同一笼架6保持。环2、3以恒定的运行方式旋转连接。上游的轴承的外环3支撑调节马达15并且接收止推滚珠轴承19，所述调节马达15用于调节往复的交替运动的幅度；所述止推滚珠轴承19用作支撑下游组件的外环2的支撑件。与以上所述的手动调节相同，外环3被旋转地固定，并且通过构件13被轴向地自由安装，所述构件13镶嵌在环3上并且在一恒定的构件的凹槽25中滑动，该构件固定在动力块的壳体上。驱动轴8通过销12、12’将其旋转运动传递到环4，而环5被安装相对于驱动轴8自由地旋转，所述环5通过止推滚珠轴承30连接到驱动轴8。当钻孔时，环4被旋转驱动，而外环2和3被旋转固定。理想地，如果所述两滚动阶段是相同的，由于两排滚动部件7和7’是旋转连接的，环5被迫以与环4相同的速度转动。换句话说，上述两环4和5以恒定的运行方式旋转连接。然而，如果不同对的表面21、31和42、52或滚动部件7、7’具有差异，则上述因果关系不再查证。在这种情况下，止推滚珠轴承30允许环5围绕环5的轴线转动(缓慢地)，以便弥补由不同的轴承装置的几何差异造成的旋转速度差别。一方面在非波状型面的环4、5之间的旋转速度差异，另一方面在波状型面的环2、3之间的旋转速度差异，造成滚动部件7、7’沿着波状型面的滚动表面21、31移动，这在环4和5之间产生交替的轴向运动，并且因此驱动钻头卡9和相关的钻头20往复地交替运动。振动的幅度通过外环2和3的相位差来确定。该摆动的幅度调节通过电马达15实施，该电马达15能够改变所述环的角度位置。为此，环2带有由马达15的齿轮16驱动的齿冠。为了保证精确的调节，环2相对于环3的角度位置通过传感器18来测量。用于控制马达的信号，经过在指示器13和用于容纳指示器13的构件之间的接触处的接线(connexion)，能够从机器引到工具架。
也可能将单个笼架6分成两个不同的笼架，每一笼架带有一排滚动部件。在此情况下，止推滚珠轴承30被删除，并且，因为由不同轴承装置的几何差异引起的速度差被所述两笼架之间的旋转速度差异所吸收，有利地环5与动力块8旋转连接。在这种构型中，因为两组件的轴向运动之间的相位差还取决于两笼架6和6’之间的相对的角度位置，振动的运动幅度不仅仅取决于环的波状表面的波纹之间的相对角度位置。为了保证精确的调节，环2相对于环3的角度位置通过测量由两组件产生的运动之间的相位差来控制，该测量通过两传感器来实现，每一传感器测量运动的位相。
当然，波状表面可以无区别地被外环所带有，如在图6中所示，或很好地被内环所带有。
也可以提供实现具有如在图4中所示的实施方式的轴承的设具，对于该设具，相对的交替的轴向移动在具有波状的滚动表面的所述环之间进行。在此情况下，这些具有滚动表面的环被安装成彼此相对地轴向运动，以能够被促动相对地交替地轴向运动。
在前述任何情况中，可以提供，旋转连接的环——其具有波状型面的滚道的滚动表面朝向光滑环的滚动表面——或者由光滑环围绕且构成轴承的内环，或者围绕光滑环且构成轴承的外环。当所述旋转连接的环是轴承的外环时——该轴承的外环具有波状型面的表面，这些具有波状型面的滚动表面设置在轴承的内周面上；而当所述旋转连接的环是轴承的内环时，这些具有波状型面的滚动表面设置在轴承的外周面上。

Claims (22)

1.轴承(1)，其围绕旋转轴线(XX’)布置，所述轴承(1)包括：
一第一环(2)，该第一环(2)限定一第一滚动表面(21)；
一第二环(4)，该第二环(4)限定一第二滚动表面(42)，所述第一环和第二环(2，4)与所述旋转轴线共轴，并且被促动进行相对旋转运动；
和一第一排滚动部件，所述第一排滚动部件(7)滚动接触地安装在配设在所述第一环和第二环(2，4)上的相应的第一、第二滚动表面(21，42)之间，所述第一排滚动部件(7)插入在一第一笼架(6)中，以将所述第一排滚动部件(7)在它们之间根据一预定的角度间距保持在一起，所述第一滚动表面(21)构成具有波状的型面的滚道，用于按恒定的运行工况，提供给所述第一环和第二环彼此交替的轴向运动，
其特征在于，所述轴承(1)包括构成一具有波状型面的滚道的第三滚动表面(31)，该第三滚动表面(31)设置在一第三环(3)上，该第三环(3)与所述第一环(2)和第二环(4)共轴，具有波状型面的所述第三滚动表面(31)设置在第三环(3)上，
所述第三滚动表面与所述第一排滚动部件(7)配合，所述第一排滚动部件(7)与第一滚动表面(21)接触，
所述第三环(3)与所述第一环(2)按恒定的运行工况旋转连接地安装，并且所述的两个旋转连接的环——即第一和第三环(2，3)——安装成一个相对另一个作轴向运动，以便能够被促动进行相对的交替轴向运动，配设有波状型面的滚动表面(21，31)的第一和第三环(2，3)的相对角度位置——通过与所述第一排滚动部件配合——确定旋转连接的环的轴向运动的幅度，所述旋转连接的环被促动成在彼此之间进行交替的轴向运动。
2.按照权利要求1所述的轴承(1)，其特征在于，所述第一和第三环(2，3)——所谓具有波状型面的环——的波状型面的轴承表面(21，31)是朝向第二环(4)——所谓光滑环——的不具有波状型面的滚动表面(42)，这些具有波状型面的滚动表面的第一环和第三环(2，3)或者形成所述轴承的内环，或者形成所述轴承的外环。
3.按照权利要求1所述轴承(1)，其特征在于，所述第一排滚动部件(7)是滚珠；并且，每一所述环(2，3，4)的滚动表面(21，31，42)基本具有四分之一环面的形状或二分之一环面的形状，以便通过环的共轴布置，界定容纳所述第一排滚动部件(7，7’)的一凹腔。
4.按照权利要求1所述的轴承(1)，其特征在于，设置有呈整体正弦形状的波状型面的滚道的所述滚动表面(21，31)从一环到另一环是相同的。
5.按照权利要求1所述的轴承(1)，其特征在于，构成波状型面的滚道的所述滚动表面(21，31)具有n个具有轴向分量的波纹，这些波纹围绕轴承的所述旋转轴线具有角度2π/n的角度匀称性，所述第一排滚动部件(7)的数量等于波纹的数量n，或等于波纹的数量的因数整数，所述第一排滚动部件(7)围绕所述轴承(1)的旋转轴线(XX’)以等角度的方式分布。
6.按照权利要求1所述的轴承(1)，其特征在于，配设有波状型面的滚动表面(21，31)的所述第一和第三环(2，3)的相对的角度位置能够通过所述环彼此相对的角度位移来调节，这种调节或者是手动方式，或者通过机动化的驱动机构来进行，所述驱动机构驱动一环相对于另一环旋转，以便能够调节被传递的轴向运动的幅度。
7.按照权利要求1所述的轴承(1)，其特征在于，配设有波状型面的滚动表面的所述第一环和第三环能够彼此相对地有角度地移动；并且，所述第一环和第三环(2，3)中的配设有波状型面的滚动表面(31)的一环(3)包括其角度位置的可视标记，其角度位置或者是相对于所述的配设有波状型面的滚动表面(21)的另一环(2)的角度位置，或者是相对于轴承联接到其上的所述轴承的外部参照标记的角度位置。
8.轴承(1)，其围绕旋转轴线(XX’)布置，所述轴承(1)包括：
一第一环(2)，该第一环(2)限定一第一滚动表面(21)；
一第二环(4)，该第二环(4)限定一第二滚动表面(42)，所述第一环和第二环(2，4)与所述旋转轴线共轴，并且被促动进行相对旋转运动；
和一第一排滚动部件(7)，其滚动接触地安装在配设在所述第一环和第二环(2，4)上的相应的第一、第二滚动表面(21，42)之间，所述第一排滚动部件(7)插入在一第一笼架(6)中，以将所述第一排滚动部件(7)在它们之间根据一预定的角度间距保持在一起，所述第一滚动表面(21)构成具有波状的型面的滚道，用于按恒定的运行工况，提供给所述第一环和第二环彼此交替的轴向运动，
其特征在于，所述轴承(1)包括一第三滚动表面(31)，所述第三滚动表面(31)构成一具有波状型面的滚道，所述第三滚动表面(31)设置在一第三环(3)上，该第三环(3)与所述第一环(2)和第二环(4)共轴，具有波状型面的所述第三滚动表面(31)设置在第三环(3)上，
所述第三滚动表面与一第二排滚动部件(7’)配合，所述第二排滚动部件(7’)借助于一第二笼架(6’)彼此保持在一起，所述第二笼架(6’)与所述第一笼架(6)旋转连接，所述第二排滚动部件(7’)插入在所述第三环(3)的所述第三滚动表面(31)和一第四环(5)的一第四滚动表面(52)之间，
所述第三或第四环(3，5)中的至少之一相应地与所述第一或第二环(2，4)按恒定的运行工况旋转连接地安装，并且所述的两个旋转连接的环——即第一和第三环(2，3)或第二和第四环(4，5)——安装成一个相对另一个作轴向运动，以便能够被促动进行相对的交替轴向运动，配设有波状型面的滚动表面(21，31)的第一和第三环(2，3)的相对角度位置——通过与所述第一排和第二排滚动部件配合——确定旋转连接的环的轴向运动的幅度，所述旋转连接的环被促动成在彼此之间进行交替的轴向运动。
9.按照权利要求8所述的轴承(1)，该类型的轴承包括所述第二排滚动部件(7’)，其特征在于，所述的两个旋转连接的环(4，5)被实施成一单个构件。
10.按照权利要求8所述的轴承(1)，其特征在于，所述第一和第三环(2，3)——所谓具有波状型面的环——的波状型面的轴承表面(21，31)是朝向所述第二和第四环(4，5)——所谓光滑环——的不具有波状型面的滚动表面(42，52)，这些具有波状型面的滚动表面的第一环和第三环(2，3)或者形成所述轴承的内环，或者形成所述轴承的外环。
11.按照权利要求8所述轴承(1)，其特征在于，所述第一排和第二排滚动部件(7，7’)是滚珠；并且，每一所述环(2，3，4，5)的滚动表面(21，31，42，52)基本具有四分之一环面的形状的形状，以便通过环的共轴布置，界定容纳所述第一排和第二排滚动部件(7，7’)的两凹腔。
12.按照权利要求8所述的轴承(1)，其特征在于，设置有呈整体正弦形状的波状型面的滚道的所述滚动表面(21，31)从一环到另一环是相同的。
13.按照权利要求8所述的轴承(1)，其特征在于，构成波状型面的滚道的滚动表面(21，31)的至少之一具有n个具有轴向分量的波纹，这些波纹围绕轴承的所述旋转轴线具有角度2π/n的角度匀称性，所述滚动部件(7，7’)的数量等于波纹的数量n，或等于波纹的数量的因数整数，所述第一排和第二排滚动部件(7，7’)围绕所述轴承(1)的旋转轴线(XX’)以等角度的方式分布。
14.按照权利要求8所述的轴承(1)，其特征在于，配设有波状型面的滚动表面(21，31)的所述第一和第三环(2，3)的相对的角度位置能够通过所述环彼此相对的角度位移来调节，这种调节或者是手动方式，或者通过机动化的驱动机构来进行，所述驱动机构驱动一环相对于另一环旋转，以便能够调节被传递的轴向运动的幅度。
15.按照权利要求8所述的轴承(1)，其特征在于，配设有波状型面的滚动表面的所述第一环和第三环能够彼此相对地有角度地移动；并且，所述第一环和第三环(2，3)中的配设有波状型面的滚动表面(31)的一环(3)包括其角度位置的可视标记，其角度位置或者是相对于所述的配设有波状型面的滚动表面(21)的另一环(2)的角度位置，或者是相对于轴承联接到其上的所述轴承的外部参照标记的角度位置。
16.按照权利要求8所述的轴承(1)，其特征在于，所述轴承包括所述四个环(2，3，4，5)和所述两笼架(6，6’)，所述两笼架能够彼此相对地有角度地移动，以便能够调节被传递的轴向运动的幅度。
17.加工设具，其包括工具架(9)，所述工具架(9)被动力块(8)驱动旋转，其中，所述工具架(9)与所述动力块(8)相连在一起旋转，
其特征在于，通过在动力块(8)和工具架(9)之间嵌入的、按权利要求1至16中任一项所述的轴承(1)，所述工具架(9)相对于所述动力块(8)被促动进行一交替的轴向运动，该轴向运动具有独立于频率可调节的幅度。
18.按照权利要求17所述的加工设具，其特征在于，所述加工设具包括位置索引装置，该位置索引装置用于索引具有波状型面的滚动表面的一环相对于具有波状型面的滚动表面的另一环、或相对于所述动力块(8)的角度位置。
19.按照权利要求17所述的加工设具，其特征在于，所述加工设具包括：至少一测量装置(18)，其用于测量所述工具架(9)的交替的平移运动的幅度；和控制装置(15，16)，所述控制装置用于根据由所述测量装置(18)测定的幅度来控制具有波状型面的滚动表面的环的相对角度位置。
20.按照权利要求17所述的加工设具，所述轴承(1)是以下类型的轴承，其包括：四个环(2，3，4，5)，为两个内环和两个外环，所述两个外环是一个所述第一环(2)和一个所述第三环(3)，所述两个内环是一个所述第二环(4)和一个所述第四环(5)；和旋转连接的两排滚动部件(7，7’)，即所述的第一排滚动部件(7)和所述的第二排滚动部件(7’)；
所述动力块(8)驱动所述内环之一旋转；
其特征在于，在所述轴承(1)的另一内环(5)和所述动力块(8)之间设有一止推滚珠轴承(30)。
21.按照权利要求17所述的加工设具，所述加工设具是机械加工的设具。
22.按照权利要求21所述的加工设具，所述加工设具是钻孔、铣削的设具。
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