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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Axialkraftabstützvorrichtung für ein Betätigungselement und auf eine Werkzeugmaschine mit der Axialkraftabstützvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Axialkraftabstützvorrichtung, die unter Verwendung einer hydrostatischen Fluidabstützung eine in Axialkraftrichtung wirkende Arbeitskraft abstützt, die an einem Axialkraftempfangelement ausgeübt wird, wie beispielsweise ein Axialkraftmetalllager von einem Betätigungselement wie beispielsweise eine Drehwelle.
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2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
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Eine Axialarbeitskraft einer Drehwelle, die ein Betätigungselement einer Werkzeugmaschine ist, wird im Allgemeinen durch ein hydrostatisches Axiallager abgestützt. Siehe die veröffentlichte japanische Patentanmeldung
JP 2005-66719 A und die veröffentliche japanische Patentanmeldung
JP H9-150336 A .
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Beispielsweise wird in einer Radspindel (Spindel) einer Schleifmaschine eine Axialarbeitskraft, die in einer axialen Richtung der Radspindel wirkt, durch ein hydrostatisches Axiallager in einer kontaktfreien Weise abgestützt. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht einer hydrostatischen Axiallagerstützvorrichtung 100. In der hydrostatischen Axiallagerstützvorrichtung 100 ist eine als eine Drehwelle angeordnete Radspindel 102 durch einen hydrostatischen Lageraufbau so abgestützt, dass sie in einer axialen Richtung relativ zu einem Axialmetalllager 104, das ein Axialkraftaufnahmeelement ist, beweglich ist. In dem hydrostatischen Lageraufbau hat die Radspindel 102 einen Spindelabschnitt 102A mit großem Durchmesser und einen Spindelabschnitt 102B mit kleinem Durchmesser, der so ausgebildet ist, dass er eine vertiefte Querschnittsform wie ein Absatz hat. Das Axialmetalllager 104 ist in einen vertieften Abschnitt mit der vertieften Querschnittsform eingeführt, um die Radspindel 102 abzustützen. Diese Abstützung wird hydrostatisch über ein Lageröl erreicht, das in den Absatzabschnitt und zwischen das Axialmetalllager 104 und die Radspindel 102 zugeführt wird.
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Das hydrostatische Axiallagerabstützen wird ausgeführt, indem Lageröl in einen sehr kleinen Zwischenraum 106 in dem Absatzabschnitt und zwischen einer Seitenfläche 104S des Axialmetalllagers 104 und einer Seitenfläche 102S der Radspindel 102 zugeführt wird. Das Lageröl wird in den Zwischenraum 106 durch einen Ölpfad 98 zugeführt, der in dem Metalllager 104 ausgebildet ist. Ein Ende des Ölpfades 98, der zu der Seitenfläche 104S des Axialmetalllagers 104 offen ist, ist in einem ringförmigen Fluidtaschenabschnitt 96 ausgebildet. Das Lageröl wird in dem Fluidtaschenabschnitt 96 vorübergehend gespeichert. Das Lageröl, das zu dem Fluidtaschenabschnitt 96 zugeführt wird, wird durch Strömungszwischenräume 92 und 94 abgegeben, die jeweils radial außerhalb und innerhalb einer Position ausgebildet sind, an der der Fluidtaschenabschnitt 96 ausgebildet ist. Das heißt das Lageröl wird durch die Zwischenräume 92 und 94 zwischen der Seitenfläche 104S des Axialmetalllagers 104 und der Seitenfläche 102S der Radspindel 102 abgegeben. Beide Zwischenräume 92 und 94 sind als Drossel ausgebildet, was ermöglicht, die Größen der Zwischenräume zu variieren in Verbindung mit einer Bewegung der Radspindel 102 relativ zu dem Axialmetalllager 104 in der axialen Richtung. Der radial äußere Zwischenraum 92 dient als eine erste Drossel, und der radial innere Zwischenraum 94 dient als eine zweite Drossel. Ein Zwischenraum 116 zwischen dem Axialmetalllager 104 und dem Spindelabschnitt 102B mit kleinem Durchmesser der Radspindel 102, der so ausgebildet ist, dass er mit der zweiten Spindel 104 verbunden ist, ist ein größerer Zwischenraum als die zweite Drossel 94. Der Zwischenraum 116 bildet einen Abgabepfad, der mit einem Abgabepfad 90 verbunden ist, der an einer mittleren Position in dem Axialmetalllager 104 ausgebildet ist.
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In 6 ist, wenn eine Axialkraft an der Radspindel 102 wirkt zum Bewegen der Radspindel 102 zu einer ersten Seite in der seitlichen Richtung relativ zu dem Axialmetalllager 104, der Zwischenraum (die erste Drossel und die zweite Drossel) an der ersten Seite des Axialmetalllagers 104 als Drossel gestaltet und schmaler gestaltet, wohingegen der Zwischenraum (erste Drossel und zweite Drossel) einer zweiten Seite in der seitlichen Richtung erweitert ist. Als ein Ergebnis wird die Strömung des Lageröls durch den gedrosselten Zwischenraum begrenzt. Da die Strömung begrenzt wird, wird eine Axialkraft der Radspindel 102 durch den hydrostatischen Druck des Lageröls aufgenommen, das in einer Taschennut an der ersten Seite untergebracht ist. Somit wird die Radspindel 102 durch die Seitenfläche 104S des Axialmetalllagers 104 gestützt.
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Es hat sich ein Bedarf an einer kleinen Gestaltung von Werkzeugmaschinen ergeben. In einer Werkzeugmaschine mit einer Drehwelle benötigt beispielsweise eine Schleifmaschine mit einer Radspindel für das Vorsehen eines hydrostatischen Axiallagers für die Radspindel einen ausreichenden Raum in einer radialen Richtung, was eine kleine Gestaltung schwierig macht. Das heißt in dem Aufbau der hydrostatischen Axiallagerstützvorrichtung 100 sind sowohl die erste Drossel 92 als auch die zweite Drossel 94, die ausgebildet sind, um die Axialkraft aufzunehmen, zwischen der Seitenfläche des Axialmetalllagers 104 und der Seitenfläche des Spindelabschnittes 102A mit dem großen Durchmesser der Radspindel 102 linear angeordnet. Somit hat der Spindelabschnitt 102A mit dem großen Durchmesser der Radspindel 102 größere Außenmaße als der Spindelabschnitt 102B mit kleinem Durchmesser der Radspindel 102. Dies macht eine kleine Gestaltung schwierig. Wenn die Außenmaße des Spindelabschnittes 102A mit großem Durchmesser einfach reduziert werden, so dass der Spindelabschnitt 102A mit großem Durchmesser einen kleineren Radius auf der Basis eines Bedarfs an einer kleinen Gestaltung hat, sind die Außenmaße des Spindelabschnittes 102B mit kleinem Durchmesser zwangsweise verringert, so dass der Spindelabschnitt 102B mit kleinem Durchmesser einen übermäßig kleinen Radius hat. Folglich kann es sein, dass die Radspindel 102 eine verringerte Steifigkeit besitzt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau zu ermöglichen, bei dem eine Axialkraft aufgenommen wird, und der klein gestaltet ist, indem eine erste Drossel und eine zweite Drossel, die die Axialkraft empfangen, so angeordnet sind, dass die Drosseln einander kreuzen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Axialkraftstützvorrichtung für ein Betätigungselement ein Axialkraftaufnahmeelement und ein Betätigungselement, das so angeordnet ist, dass es in einer Axialkraftwirkrichtung in Bezug auf das Axialkraftaufnahmeelement hydrostatisch gestützt ist, und relativ zu dem Axialkraftaufnahmeelement beweglich ist.
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An dem Axialkraftaufnahmeelement und dem Betätigungselement sind jeweilige erste Ausbildungsflächen, die als Flächen ausgebildet sind, die in der Axialkraftwirkrichtung fungieren, so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, und jeweilige zweite Ausbildungsflächen, die unter einem rechten Winkel zu den jeweiligen ersten Ausbildungsflächen ausgebildet sind, sind so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind. Das Betätigungselement ist durch einen Fluiddruck hydrostatisch gestützt, der zu einem Fluidtaschenabschnitt geliefert wird, der in der ersten Ausbildungsfläche des Axialkraftaufnahmeelementes ausgebildet ist. Der Fluidtaschenabschnitt ist so ausgebildet, dass er sich über einen Grenzabschnitt zwischen der ersten Ausbildungsfläche und der zweiten Ausbildungsfläche des Axialkraftaufnahmeelementes erstreckt. Eine erste Drossel, die eine Strömungsrate eines Fluides reduziert, das aus dem Taschenabschnitt zu den ersten Ausbildungsflächen herausströmt, ist durch einen Strömungszwischenraum zwischen den ersten Ausbildungsflächen ausgebildet, die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberstehen. Eine zweite Drossel, die eine Strömungsrate eines Fluides reduziert, das aus dem Taschenabschnitt zu den zweiten Ausbildungsflächen herausströmt, ist durch einen Strömungszwischenraum zwischen den zweiten Ausbildungsflächen ausgebildet, die so angeordnet sind, dass sie einander zugewandt sind. Die erste Drossel und die zweite Drossel sind so angeordnet, dass ein Fluid von dem Fluidtaschenabschnitt in die erste Drossel strömt, wenn das Betätigungselement nicht in einem Lastzustand ist (nicht belasteter Zustand).
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Gemäß diesem Aspekt sind in der Axialkraftabstützvorrichtung für ein Betätigungselement die erste Drossel und die zweite Drossel, die zwischen dem Axialkraftaufnahmeelement und dem Betätigungselement ausgebildet sind, so angeordnet, dass die Drosseln unter einem rechten Winkel zueinander sind. Der Fluidtaschenabschnitt ist so ausgebildet, dass er sich über einen einen rechten Winkel ausbildenden Abschnitt zwischen der ersten Ausbildungsfläche und der zweiten Ausbildungsfläche des Axialkraftaufnahmeelementes erstreckt, die die erste Drossel und die zweite Drossel ausbilden. Die erste Drossel und die zweite Drossel sind so angeordnet, dass ein Fluid von dem Fluidtaschenabschnitt in die erste Drossel strömt, wenn das Betätigungselement nicht in einem belasteten Zustand ist. Die Richtung, in der der die erste Drossel ausbildende Zwischenraum sich erstreckt (die Strömungsrichtung des Fluides), kreuzt sich mit der Axialkraftwirkrichtung des Betätigungselementes unter rechten Winkeln. Somit ist, wenn eine Axialkraft an dem Betätigungselement wirkt, um das Betätigungselement in der Axialkraftwirkrichtung relativ zu dem Axialkraftaufnahmeelement zu bewegen, und das Betätigungselement sich in einer derartigen Richtung bewegt, dass die erste Drossel schmal gestaltet wird, die erste Drossel schmal gestaltet, um zu ermöglichen, dass eine Axialkraft durch den hydrostatischen Druck eines Fluides aufgenommen (empfangen) wird, das in dem Fluidtaschenabschnitt und dem zu stützenden Betätigungselement gespeichert ist. Die Zwischenraumrichtung der zweiten Drossel (die Strömungsrichtung des Fluides) ist die gleiche wie die Axialkraftwirkrichtung. Folglich wird sich selbst bei einer Bewegung des Betätigungselementes die Größe des Zwischenraums nicht ändern, und der Strömungswiderstand eines Fluides aus dem Fluidtaschenabschnitt bleibt der gleiche. In diesem Aspekt ist die Dicke des Betätigungselementes, die in der Dickenrichtung benötigt wird, lediglich eine Dicke, die zum Ausbilden der ersten Drossel benötigt wird, und eine Dicke, die zum Ausbilden des Fluidtaschenabschnittes benötigt wird. Dies ermöglicht eine kleine Gestaltung des Betätigungselementes und eines Aufbaus, der das Betätigungselement umgibt.
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In der Axialkraftabstützvorrichtung für ein Betätigungselement gemäß diesem Aspekt ist ein Strömungswiderstand der zweiten Drossel gleich wie oder größer als ein Strömungswiderstand der ersten Drossel, wenn das Betätigungselement in einem nicht belasteten Zustand ist, so dass das Fluid aus dem Fluidtaschenabschnitt in die erste Drossel strömt.
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Gemäß diesem Aspekt kann die Axialkraft in geeigneter Weise aufgenommen (empfangen) werden.
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In der Axialkraftabstützvorrichtung für ein Betätigungselement gemäß diesem Aspekt kann das Betätigungselement eine Drehwelle sein, und die zweiten Ausbildungsflächen können zylindrische Flächen sein.
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Dieser Aufbau wird dann angewendet, wenn der Aspekt der vorliegenden Erfindung beispielsweise bei einer Radspindel einer Schleifmaschine angewendet wird.
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In der Axialkraftabstützvorrichtung für ein Betätigungselement gemäß diesem Aspekt kann ein Lieferpfad für ein Fluid, das zu dem Fluidtaschenabschnitt zugeführt wird, in dem Axialkraftaufnahmeelement ausgebildet sein, und der Lieferpfad kann zu einer Bodenfläche des Fluidtaschenabschnittes offen sein.
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Somit kann der Lieferpfad mit Leichtigkeit wie in dem Fall des Standes der Technik ausgebildet werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Schleifmaschine die Axialkraftabstützvorrichtung für ein Betätigungselement des vorstehend erläuterten Aspektes. Eine Spindel der Schleifmaschine kann das Betätigungselement sein, und ein Axialkraftstützaufbau für die Spindel der Schleifmaschine wird unter Verwendung der vorstehend erläuterten Axialkraftstützvorrichtung ausgebildet.
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Somit kann die Schleifmaschine klein gestaltet werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehend erläuterten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich hervor, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu repräsentieren.
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1 zeigt eine Draufsicht auf einen allgemeinen Aufbau einer Schleifmaschine als ein Beispiel einer Werkzeugmaschine, bei der eine Axialkraftabstützvorrichtung für ein Betätigungselement angewendet ist.
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2 zeigt eine Seitenansicht der in 1 abgebildeten Schleifmaschine.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Konzeptes eines Radspindelstützaufbaus in der Schleifmaschine.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines hydrostatischen Axiallageraufbaus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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5 zeigt eine Darstellung einer Abwandlung eines Fluidtaschenabschnittes.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen hydrostatischen Axiallageraufbaus.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Das vorliegende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Radspindel, die in einer Schleifmaschine vorgesehen ist, die eine Werkzeugmaschine ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht eine Radspindel 102 einem Betätigungselement, und ein Axialmetalllager 104 entspricht einem Axialkraftaufnahmeelement.
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Ein allgemeiner Aufbau einer Schleifmaschine 10 ist nachstehend unter Verwendung der 1 und 2 beschrieben. Die Beziehung zwischen einer Achse X und einer Achse Y und einer Achse Z, die in den 1 und 2 abgebildet ist, ist wie folgt. Die Achse X, die Achse Y und die Achse Z sind senkrecht zueinander. Eine Richtung der Achse Y zeigt eine vertikal nach oben weisende Richtung. Eine Richtung der Achse Z zeigt eine Richtung, die parallel zu einer Schleifradachse L1 ist. Eine Richtung der Achse X ist eine Richtung, die senkrecht zu der Schleifradachse L1 ist, und in der ein Schleifrad 102 in ein Werkstück W schneidet. Die Schleifradachse L1, die Arbeitsdrehachse L2 und eine Abrichteinrichtungsdrehachse L3 sind sämtlich zu der Richtung der Achse Z parallel.
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Die in den 1 und 2 abgebildete Schleifmaschine 10 bewegt in gesteuerter Weise das Schleifrad 132 in der Richtung der Achse X und in der Richtung der Achse Z relativ zu dem Werkstück W, um das Werkstück W zu schleifen. In einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt einer Basis 110, die so geformt ist, dass sie in der Ebene rechtwinklig ist, ist ein Z-Achsenrichtungs-Gleittisch 112 angeordnet, der entlang einem Paar an Z-Achsenrichtungs-Führungsschienen 111 gleitfähig geführt wird, die sich in der Richtung der Achse Z erstrecken. Der Z-Achsenrichtungs-Gleittisch 112 gleitet in der Richtung der Achse Z durch einen Drehvorgang einer Z-Achsenrichtungs-Zuführschraube 113, die angetrieben wird, indem als eine Antriebsquelle ein Z-Achsenrichtungs-Antriebsmotor 114 (der einem Z-Achsenrichtungs-Bewegungsmechanismus entspricht) angewendet wird, der in gesteuerter Weise durch eine Steuervorrichtung 180 (NC-Steuervorrichtung) betätigt wird. Der Z-Achsenrichtungs-Antriebsmotor 114 ist mit einem Z-Achsenrichtungs-Positionserfasser 115 (der einem Z-Achsen-Relativbewegungserfasser entspricht) wie beispielsweise eine Kodiereinrichtung versehen, der einen Drehwinkel einer Abgabewelle des Z-Achsenrichtungs-Antriebsmotors 114 erfasst, und ein Erfassungssignal zu der Steuervorrichtung überträgt, um die Position des Z-Achsenrichtungs-Gleittisches 112 in der Richtung der Achse Z zu bestimmen. Die Steuervorrichtung 180 bewegt das Schleifrad 132 in der Richtung der Achse Z relativ zu einer Abrichteinrichtung 177 unter Verwendung des Z-Achsenrichtungs-Antriebsmotors 114. Auf der Basis eines Erfassungssignals von dem Z-Achsenrichtungs-Positionserfasser 115 kann die Steuervorrichtung 180 den Bewegungsabstand des Schleifrades 132 in der Richtung der Achse Z relativ zu der Abrichteinrichtung 177 erfassen.
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Auf dem Z-Achsenrichtungs-Gleittisch 112 ist ein X-Achsenrichtungs-Gleittisch (Schleifradgleittisch) 122 angeordnet, der entlang einem Paar an sich in der Richtung der Achse X erstreckenden X-Achsenrichtungs-Führungsschienen 121 gleitfähig geführt wird. Der Gleittisch 122 entspricht einem Radspindelstock 12 in dem in den 1 und 2 abgebildeten Ausführungsbeispiel. Der X-Achsenrichtungs-Gleittisch 122, der als Radspindelstock 12 dient, gleitet in der Richtung der Achse X durch eine Drehbetätigung einer X-Achsenrichtungs-Zuführschraube 123, die angetrieben wird, indem als eine Antriebsquelle ein X-Richtungsachsen-Antriebsmotor 124 (der einem X-Achsenrichtungs-Bewegungsmechanismus entspricht) verwendet wird, der durch die Steuervorrichtung 180 in gesteuerter Weise betätigt wird. Der X-Achsenrichtungs-Antriebsmotor 124 ist mit einem X-Achsenrichtungs-Positionserfasser 125 (der einem X-Achsenrelativbewegungserfasser entspricht) wie beispielsweise einer Kodiereinrichtung versehen, der einen Drehwinkel einer Abgabewelle des X-Achsenrichtungs-Antriebsmotors 124 erfasst und ein entsprechendes Erfassungssignal zu der Steuervorrichtung überträgt, um die Position des X-Achsenrichtungs-Gleittisches 122 in der Richtung der Achse X zu bestimmen. Die Steuervorrichtung 180 bewegt das Schleifrad 132 in der Richtung der Achse X relativ zu der Abrichteinrichtung 177 unter Verwendung des X-Achsenrichtungs-Antriebsmotors 124. Auf der Basis eines Erfassungssignals von dem X-Achsenrichtungs-Positionserfasser 125 kann die Steuervorrichtung 180 den Bewegungsabstand des Schleifrades 132 in der Richtung der Achse X relativ zu der Abrichteinrichtung 177 erfassen.
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Ein Schleifradantriebsmotor 126 und ein Radspindelhalter 130 sind auf dem X-Achsenrichtungs-Gleittisch 122 angeordnet, und eine antreibende Riemenscheibe 127 ist an der Ausgangswelle des Schleifradantriebsmotors 126 vorgesehen. Andererseits hat die Radspindel 102 (die Radspindel dreht sich um die Schleifradachse L1, die parallel zur Richtung der Achse Z ist), die durch den Radspindelhalter 130 drehbar gestützt ist und das Schleifrad 132 hat, das an einem ersten Ende der Radspindel 102 mit im wesentlichen zylindrischer Form angeordnet ist, eine angetriebene Riemenscheibe 128, die an einem zweiten Ende der Radspindel 102 angeordnet ist. Ein Riemen 129 tritt zwischen der antreibenden Riemenscheibe 127 und der angetriebenen Riemenscheibe 128, um zu ermöglichen, dass das Drehmoment der Ausgangswelle des Schleifradantriebsmotors 126 zu der Radspindel 102 (siehe 3) über den Riemen 129 übertragen wird.
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Auf der Basis 110 sind eine erste Hauptspindelvorrichtung 140 und eine zweite Hauptspindelvorrichtung 150 auf der Arbeitsdrehachse L2 angeordnet, die parallel zu der Richtung der Achse Z ist. Die erste Hauptspindelvorrichtung 140 und die zweite Hauptspindelvorrichtung 150 halten das wellenförmige Werkstück W an der eingestellten Position, während das Werkstück W um die Arbeitsdrehachse L2 in der Richtung der Achse Z gedreht wird. Die erste Hauptspindelvorrichtung 140 hat einen Kopfstock 141, der auf der Basis 110 fixiert ist, ein Hauptspindelgehäuse 142, das auf der Arbeitsdrehachse L2 in Bezug auf den Kopfstock 141 hin- und hergehend bewegbar ist, und eine Hauptspindel 143, die so gestützt ist, dass sie um die Arbeitsdrehachse L2 in dem Hauptspindelgehäuse 142 drehbar ist. Ein Mittenelement 144 ist an einem Endstück der Hauptspindel 143 vorgesehen, um einen mittleren Abschnitt einer ersten Endfläche des Werkstücks W abzustützen. Die Hauptspindel 143 wird drehbar zu einem beliebigen Winkel bei einer beliebigen Winkelgeschwindigkeit unter Verwendung eines (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Hauptspindelmotors als eine Antriebsquelle gesteuert, der durch die Steuervorrichtung 180 steuerbar betätigt wird. Wie bei der ersten Hauptspindelvorrichtung 140 hat die zweite Hauptspindelvorrichtung 150 ebenfalls einen Kopfstock 151, ein Hauptspindelgehäuse 152, eine Hauptspindel 153 und ein Mittenelement 154. Das Hauptspindelgehäuse 142 ist mit einer Abrichtvorrichtung 160 versehen, die die Abrichteinrichtung 177 hat, die so gestützt ist, dass sie um die Abrichteinrichtungsdrehachse L3 drehbar ist. Wie dies in 3 gezeigt ist, sind die Schleifradachse L1, die Arbeitsdrehachse L2 und die Abrichteinrichtungsdrehachse L3 sämtlich auf einer virtuellen Ebene angeordnet, die eine Ebene VM ist, die parallel zu der Richtung der Achse X und der Richtung der Achse Z ist.
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3 zeigt eine Konzeptdarstellung von Abschnitten, an denen die Radspindel 102 durch den Radspindelhalter 130 in der Abstützvorrichtung gestützt ist. Das Abstützen der Radspindel 102 in dem Radspindelhalter 130 wird unter Verwendung von zwei Abstützmechanismen erzielt, nämlich einem Radialabstützmechanismus 80 und einem Axialabstützmechanismus 85. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird allgemeines Lageröl zu beiden Abstützmechanismen 80 und 85 zugeführt, und die beiden Abstützmechanismen 80 und 85 führen ein hydrostatisches Abstützen aus. Der Axialabstützmechanismus 85 ist nachstehend als eine hydrostatische Axiallagerabstützvorrichtung 100 beschrieben. Der Radialabstützmechanismus 80 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat einen gut bekannten Aufbau und ist nachstehend nicht detailliert beschrieben.
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4 zeigt einen allgemeinen Aufbau der hydrostatischen Axiallagerabstützvorrichtung 100 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Gegensatz zu dem in 6 gezeigten herkömmlichen Aufbau. 4 zeigt einen allgemeinen Aufbau der hydrostatischen Axiallagerabstützvorrichtung 100, wobei seine Anordnung und Position in 3 gezeigt sind. Kanalzwischenräume, durch die Lageröl strömt, sind übertrieben dargestellt, um das Verständnis zu erleichtern.
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In 4 hat die Radspindel 102, die als eine Drehwelle dient, einen Spindelabschnitt 102A mit einem großen Durchmesser und einen Spindelabschnitt 102B mit einem kleinen Durchmesser, der so ausgebildet ist, dass er eine vertiefte Querschnittsform wie ein Absatz hat. Das Schleifrad 132 (sh. 1) ist an dem ersten Ende der Radspindel 102 in der axialen Richtung angeordnet und befestigt. Die Drehung des Motors oder dergleichen, der als eine Antriebsquelle dient, wird zu dem zweiten Ende der Radspindel 102 so übertragen, dass der Motor die Radspindel 102 dreht. Die Radspindel 102 wird durch das (aus Lagermetall hergestellte) Axialmetalllager 104 drehbar gestützt. In diesem Sinne bildet das Axialmetalllager 104 in 4 einen Teil des Radspindelhalters 130, der in 3 gezeigt ist. Das Axialmetalllager 104 ist als ein Aufbau angeordnet, der den Spindelabschnitt 102B mit dem kleinen Durchmesser der Radspindel 102 stützt. Das Axialmetalllager 104 ist so angeordnet, dass das Axialmetalllager 104 in einen vertieften Abschnitt der Radspindel 102 eingeführt wird, die die vertiefte Querschnittsform hat. Die Radspindel 102 ist so gestützt, dass sie in der axialen Richtung und in der radialen Richtung geringfügig beweglich ist. Das axiale Abstützen der Radspindel 102 wird durch die hydrostatische Axiallagerabstützvorrichtung 100 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzielt. Das radiale Abstützen der Radspindel 102 wird durch eine hydrostatische Radiallagerabstützvorrichtung erzielt, die in 3 gezeigt ist. Somit wird das Abstützen der Radspindel 102 zwischen der hydrostatischen Axiallagerabstützvorrichtung 100 und der hydrostatischen Radiallagerabstützvorrichtung geteilt.
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Wie dies in 4 gezeigt ist, wird das Axialkraftabstützen des Axialmetalllagers 104 der Radspindel 102 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in hydrostatischer Weise über das Lageröl ausgeführt. Das Axialkraftabstützen (axiales Abstützen) wird durch die beiden Abschnitte x und y der Absatzform der Radspindel 102 ausgeführt. Jeder der Absatzabschnitte x und y ist so ausgebildet, dass eine erste Ausbildungsfläche 70 und eine zweite Ausbildungsfläche 75 unter einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Die erste Ausbildungsfläche 70 hat eine erste Ausbildungsfläche 70A, die an dem Axialmetalllager 104 ausgebildet ist, und eine erste Ausbildungsfläche 70B, die an der Radspindel 102 ausgebildet ist. Die ersten Ausbildungsflächen 70A und 70B sind so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, und einen Strömungszwischenraum ausbilden. Der Strömungszwischenraum dient als eine erste Drossel 92. Die erste Ausbildungsfläche 70 ist senkrecht zu der Schleifradachse ausgebildet. Somit wird ein Drosselzustand der ersten Drossel 92 durch die Bewegung der Radspindel 102 in der axialen Richtung variiert.
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Die zweite Ausbildungsfläche 75 hat eine zweite Ausbildungsfläche 75A, die an dem Axialmetalllager 104 ausgebildet ist, und eine zweite Ausbildungsfläche 75B, die an der Radspindel 102 ausgebildet ist. Die zweiten Ausbildungsflächen 75A und 75B sind so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind und einen Strömungszwischenraum ausbilden. Da die Radspindel 102 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Drehwelle ist, ist der Strömungszwischenraum als ein zylindrischer Zwischenraum ausgebildet. Der Strömungszwischenraum dient als eine zweite Drossel 94. Die zweite Ausbildungsfläche 75, an der die zweite Drossel 94 ausgebildet ist, erstreckt sich in der gleichen Richtung wie die Schleifradachse. Somit wird ein Drosselzustand der zweiten Drossel 94 durch die Bewegung der Radspindel 102, die in der axialen Richtung erfolgt, nicht variiert.
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Das Lageröl wird zu dem Strömungszwischenraum (erste Drossel 92) in der ersten Ausbildungsfläche 70 und dem Strömungszwischenraum (zweite Drossel 94) in der zweiten Ausbildungsfläche 75 durch einen Lieferpfad 98 und einen Fluidtaschenabschnitt 96 zugeführt, der in dem Axialmetalllager 104 ausgebildet ist. Der Fluidtaschenabschnitt 96 ist ausgebildet, indem ein Ausbildungsabschnitt mit rechtem Winkel, der sich über die erste Ausbildungsfläche 70A und die zweite Ausbildungsfläche 75A des Axialmetalllagers 104 erstreckt, ausgeschnitten wird, und er ist wie ein Ring geformt. Der Fluidtaschenabschnitt 96 hat eine Öffnung 71 der ersten Ausbildungsfläche, die zu der ersten Ausbildungsfläche 70A offen ist, und eine Öffnung 76 der zweiten Ausbildungsfläche, die zu der zweiten Ausbildungsfläche 75A offen ist. Der Fluidtaschenabschnitt 96 hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Querschnittsform wie ein Rechteck mit langen Seiten in der axialen Richtung und kurzen Seiten in der radialen Richtung. Jedoch kann der Fluidtaschenabschnitt 96 eine beliebige Form haben, solange das Bearbeiten zu einer derartigen Form möglich ist. Beispielsweise kann ein Fluidtaschenabschnitt 96a mit einem L-förmigen Querschnitt ausgebildet sein, wie dies als eine Variation in 5 gezeigt ist. Der Lieferpfad 98 ist mit einem Bodenflächenabschnitt des Fluidtaschenabschnittes 96 so verbunden, dass ermöglicht wird, dass das Lageröl zu dem Fluidtaschenabschnitt 96 durch den Lieferpfad 98 zugeführt wird.
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Das Lageröl für den Fluidtaschenabschnitt 96 wird zu der ersten Drossel 92 in der ersten Ausbildungsfläche 70 und zu der zweiten Drossel 94 in der zweiten Ausbildungsfläche 75 zugeführt und wird dann abgegeben. Das durch die zweite Drossel 94 abgegebene Lageröl wird über einen Abgabepfad 90 ausgegeben, der an einer mittleren Position des Axialmetalllagers 104 ausgebildet ist, wie dies in 4 gezeigt ist. Der Abgabepfad 90 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als ein Abgabepfad ausgebildet, der für die zweiten Drosseln 94 und 94 an beiden Seiten gemeinschaftlich vorhanden ist. Das Lageröl, das durch die erste Drossel 92 geströmt ist, wird ausgegeben, indem es durch die erste Drossel 92 nach außen herausgelassen wird.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Beziehung zwischen der ersten Drossel 92 und der zweiten Drossel 94 so festgelegt, dass, wenn keine Last in einer axialen Richtung der Radspindel 102 aufgebracht wird, der Strömungswiderstand der ersten Drossel 92 gleich derjenigen der zweiten Drossel 94 ist. Daher ist, wenn eine Axialkraft an der Radspindel 102 in einer ersten Richtung wirkt, um die Radspindel 102 in dieser Richtung beispielsweise dann zu bewegen, wenn eine nach rechts weisende Axialkraft an der Radspindel 102 wirkt, um die Radspindel 102 unter Betrachtung von 4 nach rechts zu bewegen, die erste Drossel in der ersten Ausbildungsfläche 70 an dem linken Abschnitt schmal gestaltet im Vergleich zu der ersten Drossel 92 in dem lastfreien Zustand, und sie hat einen größeren Strömungswiderstand als die zweite Drossel 94, die einen unveränderten Strömungswiderstand hat. Die Axialkraft wird durch das Axialmetalllager 104 über den hydrostatischen Druck des Lageröls aufgenommen, das in dem Fluidtaschenabschnitt 96 gespeichert ist, der in der ersten Ausbildungsfläche 70A des Axialmetalllagers 104 ausgebildet ist, und somit wird die Radspindel 102 durch das Axialmetalllager 104 abgestützt. In dem Drosselzustand der ersten Drossel 92 in dem rechten Absatzabschnitt y sind die Strömungswiderstände XR und XL reduziert im Vergleich zu den Strömungswiderständen XR, XL in dem lastfreien Zustand, was einen nach links gerichteten Rückkehrvorgang der Radspindel 102 als eine Reaktion zu einem Aufnehmen der an dem linken Abschnitt ausgeübten Axialkraft erleichtert. Wenn eine nach links wirkende Axialkraft an der Radspindel 102 ausgeübt wird, wird der entgegengesetzte Vorgang ausgeführt.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Größe (die radiale Länge) des Absatzabschnittes, der ein Faktor ist, der die Größe der hydrostatischen Axiallagerabstützvorrichtung 100 bestimmt, durch die radiale Länge der ersten Ausbildungsfläche 70, die die erste Drossel 92 ausbildet, und die radiale Länge des Fluidtaschenabschnittes 96 bestimmt. Somit ermöglicht im Vergleich zu dem Fall, bei dem die zweite Drossel 94 ebenfalls in der ersten Ausbildungsfläche ausgebildet ist, wie dies bei dem in 6 gezeigten herkömmlichen Aufbau der Fall ist, das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Verringerung der radialen Abmessung um einen Betrag, der ungefähr gleich der radialen Abmessung der zweiten Drossel 94 ist. Daher können, wenn die Außenabmessungen des Spindelabschnittes 102B mit kleinem Durchmesser der Radspindel 102 so festgelegt sind, dass sie gleich den Außenabmessungen des in 6 gezeigten herkömmlichen Aufbaus sind, die Außenabmessungen des Spindelabschnittes 102A mit großem Durchmesser reduziert werden, wobei die Steifigkeit der Radspindel 102 gleich gehalten bleibt. Wenn die Außenabmessungen des Spindelabschnittes 102A mit großem Durchmesser gleich den Außenabmessungen bei dem herkömmlichen Aufbau von 2 festgelegt werden können, kann der Spindelabschnitt 102B mit kleinem Durchmesser einen vergrößerten Durchmesser haben, was eine Vergrößerung der Steifigkeit der gesamten Radspindel 102 ermöglicht.
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Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorstehend beschrieben. Jedoch kann die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt werden. Beispielsweise zeigt das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel den Fall, bei dem der Aufbau für das axiale Abstützen der Aufbau ist, der die Drehwelle abstützt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auf ein Betätigungselement anwendbar, das sich in einer Ebene bewegt, was eine Verringerung der Größe ermöglicht.
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Eine beliebige Beziehung kann zwischen der ersten Drossel und der zweiten Drossel verwirklicht werden, solange das Lageröl durch die erste Drossel strömt, während das Betätigungselement in dem lastfreien Zustand ist.
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Die vorliegende Erfindung ist des Weiteren auf Vorrichtungen in weitem Sinne anwendbar, die ein hydrostatisches Axiallager verwenden, um ein Betätigungselement abzustützen, das eine Axialkraft empfängt.
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Die Radspindel 102 ist in einer Axialrichtung durch ein hydrostatisches Lager gestützt. Die erste Drossel 92 und die zweite Drossel 94, die eine Strömung aus einem Fluidtaschenabschnitt 96 begrenzen, sind so angeordnet, dass die Drosseln 92, 94 unter einem rechten Winkel zueinander stehen. Der Fluidtaschenabschnitt 96 ist so ausgebildet, dass er sich über einen Grenzabschnitt zwischen einer ersten Ausbildungsfläche 70 und einer zweiten Ausbildungsfläche 75 erstreckt, die jeweils die erste Drossel 92 und die zweite Drossel 94 ausbilden. Eine Strömungsrichtung in der ersten Drossel 92 steht unter einem rechten Winkel zu einer axialen Richtung der Radspindel 102. Die erste Drossel 92 wird durch die Bewegung der Radspindel 102, die in einer Axialkraftwirkrichtung erfolgt, schmal gestaltet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005-66719 A [0002]
- JP 9-150336 A [0002]
