CN106104028B - 转台轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转台轴承装置，其包括：转台轴承(10)，所述转台轴承具有内环(12)、外环(11)以及设置成一排或多排(13，14，15)的滚动体，所述滚动体在内环和外环上滚动；以及各一个装配构件(3，4)，所述装配构件具有夹紧部段(16，28)，内环(12)和外环(11)与所述夹紧部段连接。根据本发明提出：至少一个装配构件(3，4)的夹紧部段(16，28)径向弹性地构成在装配构件(3，4)上，和/或内环(12)和/或外环(11)具有径向弹性的连接部段(25)，相应的环(11，12)经由所述连接部段与装配构件(3，4)连接。

Description

转台轴承装置
技术领域
本发明涉及一种转台轴承装置，其包括：转台轴承，所述转台轴承具有内环、外环以及设置成一排或多排的滚动体，所述滚动体在内环和外环上滚动；以及各一个装配构件，所述装配构件具有夹紧部段，内环和外环与所述夹紧部段连接。
背景技术
为了提高生产率，在对工件切削加工时，增加地进行多个工艺的集成。一个可行方案是：在一个机器中将车削或铣削操作组合。该机器通常包括转台，所述转台经由相应的转台轴承装置转动支承。转台轴承装置迄今为止仅针对枢转目的或缓慢连续的转动而设计，而在扩展工作范围方面需要：轴承装置设计成，使得也能够在更长的时间段上以高转速运行。对此，转台轴承通常构成为紧凑轴承，力矩马达用作为驱动器。对于更高的转速，转台轴承构成为滚动轴承，其中以协调于轴承负荷的方式能够应用不同的结构形式。轴承的性能通过在滚动接触中作用的偏压确定，所述偏压根据轴承直径为几微米。根据滚动接触中的摩擦，在转速高的情况下得到热量形式的摩擦损耗，所述热量输出到内环和外环上。
所应用的力矩马达必须具有极限转速，所述极限转速通常仅经由弱磁运行来实现，以便在小的转速范围中还对于铣削加工充分地具有转矩。在转子转速高的情况下，电流触发频率也是高的，这又造成高的交变磁化频率。这由于转子中的磁滞损耗又引起提高的热量形成，转子变热。由于泄漏的风险，仅能以提高的耗费有效地冷却转子。在已知的设计方案中，转子与轴连接，所述轴与内环连接并且经由内环被转动支承，并且所述轴承载平台。由此导致热量从转子输送到转台轴承。由于在转台轴承中优选使用的油脂润滑，不确保经由润滑剂进行热量输出。通过热源和热沉得到局部的温度梯度，所述温度梯度通常不同地加热转台的静止的和转动的部件。取决于从转子经由轴承内环到平台板的热量输送，在轴承的径向部件中存在热量集中部。这引起：轴和内环比外环更强地膨胀，由此转台轴承中的、尤其径向轨道中的挤压和偏压提高，这导致寿命降低。
发明内容
因此，本发明基于如下目的：提供一种转台轴承装置，所述转台轴承装置尽管存在给定的局部不同的加热，仍然实现至少部分地降低由此提高的偏压。
为了实现所述目的，在开始提出类型的转台轴承装置中，根据本发明提出：至少一个装配构件的夹紧部段径向弹性地构成在装配构件上，和/或内环和/或外环具有径向弹性的连接部段，相应的环经由所述连接部段与装配构件连接。
根据本发明，转台轴承装置具有有针对性设置的弹性，所述弹性实现：提供固有的径向对称的柔软度，通过所述柔软而可行的是：能够借助相应的弹簧刚度相对于直径生长弹性地变形。这就是说，径向对称的弹性补偿可能的直径生长，使得不造成轴承预应力提高或仅以降低的方式提高轴承预应力。因此，至少部分地补偿提高的径向负荷，而刚度沿轴向负荷方向或关于可能的倾斜力矩保持不变。
尽管存在热负荷和从中得出的、热学引起的几何变化，轴承装置由于结构上或几何方面实现的径向对称的弹性而能够在没有显著偏压提高的情况下工作，尽管有时存在显著的热负荷，却没能表现出寿命降低或过早失效。
根据第一发明设计方案，弹性的夹紧部段构成为环绕的环，所述环经由环绕的环槽弹性地构成在装配构件上，所述夹紧部段承载外环。在该设计方案中，用于外环的螺接面具有柱形的环形形状，所述环形形状构成为，使得其在装配部件膨胀时能够弹性地、可逆地变形，并且在滚动接触中的挤压提高显得是适度的。该弹性的环几何件例如经由被车槽的环绕的环槽构成在装配构件上。该环形的弹性的夹紧部段的厚度确定其弹性特性，因此，能将所述厚度选择成，使得由此能够补偿来自内环的、可理论确定的、热引起的直径扩展。因为弹性的夹紧部段的期望的、要达到的柔韧性必须高，所以所需要的环厚度应显得极其薄，那么可行的是：环部段的横截面为了提高柔韧性而例如S形地构成，对环进行可能的分区段也是可行的。也能够共同地设有分区段和S形的横截面实施方案。
弹性的夹紧部段作为经由环绕的环槽形成的环形状的设计方案产生径向弹性。转台轴承由于螺接面的环形形状而在平移方向上具有足够的刚度，其中所述转台轴承通常经由外环螺接在夹紧部段上。这就是说，径向对称的刚度低，然而在切向和轴向方向上，刚度如之前那样高并且符合要求。
替选于夹紧部段作为弹性的柱形环的设计方案也能够考虑的是：外环本身构成有固有弹性。根据该发明设计方案，外环的横截面能够基本上L形地构成，其中滚动体在径向向内伸出至内环的腿部上运动，并且竖直伸展的腿部形成连接部段。外环经由该竖直伸展的腿部固定、通常螺接在夹紧部段上。与水平腿部的长度相比显著更长构成的该固定腿部尺寸设计得足够窄，以便提供期望的弹性。
在此，外环的固定或螺接能够一定程度上从上方穿过整个弹性的腿部进入到夹紧部段中。作为替选方案也可行的是：夹紧部段具有从下侧可进入的穿口，以容纳将连接部段固定在夹紧部段上的螺钉，所述螺钉旋入弹性的腿部的端侧上的螺纹孔中。
如果为了实现目标弹性，在该设计方案中也使腿部厚度显得过小，那么在此也可行的是：将所述腿部分区段，使得所述腿部能够更宽地构成，但是仍由于分区段，径向对称的弹性处于期望的区域中。
与选择这两个所提出的实施方案中的哪个无关，在分区段的情况下可行的是：狭口竖直地观察引导直至环槽的底部的平面或引导至外环的伸入内部的腿部，使得因此竖直地观察得到相对长开槽的区段。最后根据所提出的要求，设计具体的狭口设置或划分和狭口深度，进而区段数量和区段高度，以便实现根据需要期望的目标弹性。
这两个首先提出的实施方式的特征在于：在到构件上的外环联接部的区域中设有弹性。作为对此的替选方案存在如下可行方案：也在承载内环的夹紧部段的区域中实现弹性。对此，根据一个发明替选方案能够提出：弹性的夹紧部段是经由转台轴承支承的轴的空心柱形的部段，其中所述夹紧部段承载内环，所述空心柱形的部段穿过所述内环，内环径向地相对于所述空心柱形的部段夹紧。内环在径向上观察由轴穿过，所述轴能够经由所述内环支承，所述内环固定地挤压到轴上，所述轴具有相应的夹紧部段。经由相应的螺钉沿竖直方向进行固定，所述螺钉竖直地穿过内环并且旋入轴的相应的径向的平台法兰中，平台板设置在所述平台法兰上。现在，根据本发明，空心柱形的轴部段通过相应的几何的设计方案相对于平台法兰弹性地构成，这就是说，在该区域中提供小的径向对称的弹性，其中内环夹紧在所述轴部段上。如果在轴承区域中产生由热引起的几何变化，那么由于支撑在外环上而产生在空心柱形的轴部段的区域中弹性地压缩，其中所述外环例如本身被非弹性地支承。这就是说，在该发明设计方案中，通过径向内置的弹性降低由热引起而还出现的偏压提高。原则上能够考虑：甚至也在该区域中通过构成狭口来构成相应的部段区段，所述狭口必要时也仅部分地延伸经过部段长度。
为了必要时可选需要地加固空心柱形的部段，优选也能够在空心柱形的部段的端部处设有径向向内延伸的环凸缘，在该情况下，优选也能够将转子固定在所述环凸缘上。
整体上，根据本发明的转台轴承装置提供限定引入的径向对称的柔软度或弹性，所述柔软度或弹性能够降低在滚动接触中由热引起的应力过高。轴承能够名义上甚至更强地预紧，而没有显著地提高挤压，由此在内环或外环更强加热的情况下，在更大的温度范围上在径向的运行轨道系统中保持没有间隙。
附图说明
下面，在多个优选的实施方式中在参考附图的情况下详细阐述根据本发明构成的转台轴承装置。在此示出：
图1示出具有根据本发明的转台轴承装置的转台机器的一部分的原理图，
图2示出图1中的转台轴承装置的放大细节图，
图3示出用于外环的、构成为柱形环的弹性的夹紧部段的俯视图，
图4示出具有S形的横截面轮廓的夹紧部段的一个替选的设计方案和
图5示出根据本发明的转台轴承装置的另一实施方式，所述转台轴承装置具有L形构成的外环和承载内环的装配构件上的可选的弹性的夹紧部段，所述装配构件呈轴的形式。
具体实施方式
图1示出根据本发明的转台机器1中的一部分，所述转台机器包括台架2，所述台架具有支架构件3，所述支架构件为装配构件，所述装配构件具有用于转台轴承的外环的夹紧部段，在下文对其进行描述。
此外，设有轴4，所述轴具有另一装配构件，所述另一装配构件具有用于转台轴承的内环的夹紧部段，其中所述夹紧部段经由轴4的空心柱形的部段5实现。轴4具有平台法兰6，在所述平台法兰上以未示出的方式容纳自身的、要转动的转台。
为了驱动轴4设有力矩马达7，所述力矩马达包括：定子8，所述定子固定在支架侧；以及经由气隙分开的转子9，所述转子设置在轴4的空心柱形的部段5的延长部中。定子8和转子9以已知的方式经由气隙分开，使得转子9可相对于定子8自由转动运动。这种力矩马达的结构和功能是充分已知的。
由于在转子的区域中因运行引起的反复磁化，在那里引起显著的加热。热流从转子9经由部段5转移到转台轴承的区域中，所述转台轴承随后、尤其在内环的区域中被加热，使得在那里引起径向扩展，所述径向扩展引起在滚动接触中提高偏压。该提高通过根据本发明集成限定的弹性来补偿，对此在下面还要深入讨论。
如所描述的那样，转台轴承装置还包括固有的转台轴承10，其具有外环11和内环12。内环12经由总共三个滚动轴承排13、14、15在外环11上引导，其中滚动轴承排13和14用于轴向地支撑，并且滚动排15用于径向地支撑。原则上，即使在其他的轴承结构形式、例如双排的圆锥滚子轴承中也起到相同的物理效果。
图2示出转台轴承10的区域的放大的子视图。夹紧部段16设置在装配构件3上、即台架的相关部分上，示例地参见图3的俯视图，所述夹紧部段具有多个螺纹孔17，相应的固定螺钉18旋入所述螺纹孔中，所述固定螺钉在相应的穿口19中穿过外环接合。夹紧部段16构成为柱形环，所述柱形环经由环绕的环槽20限定。从该经由环槽20实现的底切中得出：夹紧部段16是径向弹性的，所述夹紧部段因此具有相应的弹簧刚度，所述弹簧刚度为所述夹紧部段实现：以变形的方式对内环12的可能由热引起的直径变大做出反应。通过该径向对称的柔软度或弹性的柔韧性，至少部分地补偿滚动接触中的、尤其径向的滚动体排15的区域中的偏压的过高，使得在那里不造成不允许的应力过高，所述应力过高引起过高的轴承负荷。
环形的夹紧部段16越窄，所述夹紧部段就越弹性。其厚度仍不应过小。只要目标柔韧性、即期望的弹性会引起夹紧部段16中的过小的厚度，就存在如下可行性：通过多个狭口21将夹紧部段16分区段，如在图3中示出。狭口优选延伸经过在夹紧部段16的整个高度，即延伸至环槽20的底部。由此，在夹紧部段16膨胀时降低沿环周方向上的拉应力，并且提高相应的弹性，使得夹紧部段16能够具有足够的厚度。
因此，通过夹紧部段16的根据本发明有针对性构成的弹性，能够在轴4的或内环15的区域中对可能径向的直径扩展的平衡进行补偿，使得不引起轴承偏压的显著提高，尤其在径向方向上的显著的提高。此外，由于在该区域中的径向对称的弹性，转台轴承10名义上也能够例如更强地被预紧，而没有显著地提高挤压。由此确保：在更强地加热必要时经受一定扩宽的外环的情况下，也在更大的温度范围上保持在径向的运行轨道系统中没有间隙。
图2示出横截面观察未轮廓化的夹紧部段16，而图4示出与根据图3的设计方案类似的装置，仅夹紧部段16通过两个径向的凹槽22、23具有S形轮廓。只要其允许基本宽度，那么通过该轮廓实现弹性的提高。在该情况下，能够放弃分区段，但是，也还能够附加地进行这种分区段。
图5示出转台轴承装置的另一根据本发明的实施方式，其中又设有相应的转台轴承10，所述转台轴承包括外环11、内环12以及相应的滚动体排13、14、15。外环11又经由相应的固定螺钉18螺接在装配构件3的、即台架的相应的夹紧部段16上。然而在此，在外环11本身上构成限定引入的弹性。对此，外环11的横截面基本上L形地构成。所述外环具有水平的腿部24，在所述腿部上构成用于滚动体排13、14、15的运行轨道。此外，所述外环具有竖直的腿部25，所述竖直的腿部比水平的腿部24显著更长，使得外环11与根据图2和4的设计方案相比竖直地观察显著更长。竖直的腿部25在此完全地借助相应的穿口19穿过，所述穿口由螺钉18穿过接合，所述螺钉旋入夹紧部段16处的相应的螺纹孔17中。外环11支撑在夹紧部段16的凸缘26处。
柱形的腿部25由于其在夹紧部段侧的固定而最终是弹性的，这就是说，经由所述腿部实现相应的柔韧性，所述柔韧性对在内环12的区域中的可能由热引起的直径扩展的平衡进行补偿。因此，径向对称的弹性在该设计方案中也在外环侧上实现，如之前描述的实施方式中那样。在之前描述的实施方式中经由环形的夹紧部段16实现弹性，而在根据图5的设计方案中，经由外环11的腿部25的环形的设计方案实现弹性。腿部25为了提高其弹性而也能够具有相应的狭口，使得所述腿部至少部分地分区段。最终，这两个设计方案的功能是相同的。
可选地或附加地，在图5中也示出用于径向内置的弹性的设计方案可行性。参见图1，在外环区域中实现弹性时轴4的空心柱形的部段5极其坚固地设计，而在根据图4的设计方案中，轴4的空心柱形的部段5极其窄地构成，使得轴4一定程度上“径向柔软地”设计。轴4的空心柱形的部段5形成夹紧部段28，内环挤压12在所述夹紧部段上。因此，通过一件式地联接在平台法兰6上的方式提供窄的空心柱形的部段5相对于平台法兰6的一定弹性。能够经由径向向内伸展的环凸缘27实现可选所需要的加固，转子9也能够固定在所述环凸缘上。
因此，在根据图5的设计方案中，设有双重弹性，不仅在外部而且在内部设有弹性。
如果仅经由轴4的窄的空心柱形的部段5设有内置的弹性并且如果外环11非弹性地固定在实心的装配构件3、即台架上，那么在轴4或内环5的区域中通过空心柱形的部段5的弹性补偿可能的热引起的扩宽，所述空心柱形的部段随后被稍微弹性压缩。部段5在需要时能够设有竖直伸展的狭口，以便在所提出经由环凸缘17进行加固的情况下在其高度上充分弹性地设计所述部段。关于此点，最后需要再次指出的是：在图5中示出的两个设计方案、即一方面在外环11的区域中的集成的弹性、另一方面在空心柱形部段5的区域中的集成的弹性，不仅能够单独地设置，即能够仅集成这两个弹性中的一个，也还能够累积地设有这两个弹性。显然也存在经由窄的空心柱形的部段5在内部实现的弹性结合根据按照图2和4的实施例的集成的弹性的组合可行性。
附图标记列表
1 转台机器
2 台架
3 支架构件
4 轴
5 部段
6 平台法兰
7 力矩马达
8 定子
9 转子
10 转台轴承
11 外环
12 内环
13 滚动体排
14 滚动体排
15 滚动体排
16 夹紧部段
17 螺纹孔
18 固定螺钉
19 穿口
20 环槽
21 狭口
22 凹槽
23 凹槽
24 腿部
25 腿部
26 凸缘
27 环凸缘
28 夹紧部段

Claims (8)

1.一种转台轴承装置，其包括：转台轴承，所述转台轴承具有内环、外环以及设置成一排或多排的滚动体，所述滚动体在所述内环和所述外环上滚动；以及各一个装配构件(3，4)，所述装配构件具有夹紧部段(16，28)，所述内环和所述外环与所述夹紧部段连接，
其特征在于，
所述内环(12)和/或所述外环(11)具有一体形成的径向弹性的连接部段，相应的环(11，12)经由所述连接部段与所述装配构件(3，4)连接，
所述外环(11)的横截面基本上L形地构成，其中所述滚动体(13，14，15)在径向向内伸至所述内环的腿部(24)上运动，并且竖直伸展的腿部(25)形成所述连接部段，
所述外环(11)的形成所述连接部段的腿部(25)经由径向伸展的狭口(21)被分成段。
2.一种转台轴承装置，其包括：转台轴承，所述转台轴承具有内环、外环以及设置成一排或多排的滚动体，所述滚动体在所述内环和所述外环上滚动；以及各一个装配构件(3，4)，所述装配构件具有夹紧部段(16，28)，所述内环和所述外环与所述夹紧部段连接，其特征在于，所述装配构件(3)的所述夹紧部段(16)径向弹性地构成在所述装配构件(3)上，弹性的所述夹紧部段(16)构成为环绕的环，所述环经由环绕的环槽(20)弹性地构成在所述装配构件(3)上，所述夹紧部段承载所述外环(11)，所述环具有S形的横截面。
3.根据权利要求1所述的转台轴承装置，其特征在于，所述夹紧部段(16)具有从下侧起可进入的穿口，以容纳将连接部段固定在所述夹紧部段上的螺钉(18)，所述螺钉旋入弹性的所述竖直伸展的腿部(25)的端侧上的螺纹孔中。
4.根据权利要求2所述的转台轴承装置，其特征在于，形成所述夹紧部段(16)的所述环经由径向伸展的狭口(21)被分成段。
5.根据权利要求4所述的转台轴承装置，其特征在于，在竖直方向上观察，所述狭口(21)延伸直至所述环槽(20)的底部的平面。
6.一种转台轴承装置，其包括：转台轴承，所述转台轴承具有内环、外环以及设置成一排或多排的滚动体，所述滚动体在所述内环和所述外环上滚动；以及各一个装配构件(3，4)，所述装配构件具有夹紧部段(16，28)，所述内环和所述外环与所述夹紧部段连接，其特征在于，所述装配构件(4)的所述夹紧部段(28)径向弹性地构成在所述装配构件(4)上，弹性的所述夹紧部段(28)是经由所述转台轴承支承的轴(4)的空心柱形的部段(5)，其中所述夹紧部段承载所述内环(12)，所述空心柱形的部段穿过所述内环(12)接合，所述内环(12)相对于所述空心柱形的部段径向地夹紧。
7.根据权利要求6所述的转台轴承装置，其特征在于，在所述空心柱形的部段(5)的下端部处设有径向向内延伸的环凸缘(27)。
8.根据权利要求1所述的转台轴承装置，其特征在于，在竖直方向上观察，所述狭口(21)延伸至所述外环(11)的向内伸的所述腿部(24)。
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