DE102019007522A1

DE102019007522A1 - Spindelvorrichtung

Info

Publication number: DE102019007522A1
Application number: DE102019007522.6A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Murota
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-04-30
Also published as: JP6787972B2; CN111112649A; US10974357B2; JP2020069589A; CN111112649B; US20200130122A1

Abstract

Eine Spanneinheit (30), als Drehelement einer Spindelvorrichtung (20), umfasst einen Basisabschnitt (80), der an einem Ende der Spindelwelle (22) befestigt ist, einen Befestigungsabschnitt (82), der abnehmbar an einer Seite des Basisabschnitts (80) angebracht ist, die sich auf einer dem einen Ende der Spindelwelle (22) entgegengesetzten Seite des Basisabschnitts befindet, und einen Aufnahmeraum (86), der im Verbindungskanal (92) angeordnet ist, um einen Filter (84) aufzunehmen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spindelvorrichtung, die in einer Drehmaschine (Werkzeugmaschine) verwendet wird, welche unter Verwendung eines Werkzeugs ein Werkstück bearbeitet.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Es gibt Spindelvorrichtungen, die durch Drehen der Spindelwelle und gleichzeitiges Halten des Werkstücks an einem Ende der Spindelwelle mittels einer Unterdruckspanneinrichtung ein Werkstück bearbeiten. Die offengelegte japanische Patentschrift Nr. 2014-042945 offenbart eine Werkstückhaltevorrichtung, wie etwa eine Spindelvorrichtung.
Bei der in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 2014-042945 offenbarten Werkstückhaltevorrichtung ist an einer Stirnseite einer Drehwelle eine Unterdruckspanneinrichtung angeordnet, während an der anderen Stirnseite der Drehwelle eine Drehverbindung zum Verbinden eines Luftansaugkreises und der Drehwelle angeordnet ist. Diese Drehverbindung weist einen kontaktlosen Dichtungsaufbau auf, der zwischen sich selbst und der äußeren Umfangsfläche der Drehwelle eine Abdichtung erzeugt, wenn der Luftansaugkreis betrieben wird, um durch die Unterdruckspanneinrichtung die Luft von außen in den Strömungsweg innerhalb der Spindelwelle zu saugen. Somit kann bei dieser Konfiguration eine Abdichtung erreicht werden, ohne ein physisches Dichtelement zu verwenden.
Zusammenfassung der Erfindung
Da die über die Unterdruckspanneinrichtung von außen in den Strömungsweg innerhalb der Drehwelle eingesaugte Luft Staub, wie etwa während der Bearbeitung von Werkstücken erzeugte Späne, enthalten kann, wurden Spindelvorrichtungen vorgeschlagen, bei denen zum Zwecke des Entfernen des Staubs einen Filter in der Spindelwelle angeordnet ist.
Bei der Werkstückhaltevorrichtung der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 2014-042945 ist es jedoch notwendig, die Drehverbindung zu demontieren, wenn der in der Spindelwelle angeordnete Filter bei einem Wartungsvorgang oder einem Prüfvorgang herausgenommen wird. Wenn diese Drehverbindung demontiert wird, werden die Lager jedoch direkt der Außenseite ausgesetzt, ohne durch irgendeine abdichtende Trennwand abgeschirmt oder geschützt zu werden. Um dies zu vermeiden, muss der Bediener bei solchen Wartungs- und Prüfvorgängen große Sorgfalt walten lassen, so dass kein Staub in die Lager eindringen kann. Folglich besteht Bedarf an einer Vereinfachung von Wartungs- und Prüfvorgängen.
Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Spindelvorrichtung bereitzustellen, die Wartungs- und Prüfvorgänge vereinfachen kann.
Ein Aspekt der Erfindung besteht in einer Spindelvorrichtung, die ein Spindelgehäuse, eine Spindelwelle, die einen darin ausgebildeten Ansaugkanal aufweist, der dazu eingerichtet ist, von Luft durchströmt zu werden, die von außen angesaugt wird, wobei die Spindelwelle dazu eingerichtet ist, drehbar im Spindelgehäuse gelagert zu werden, und ein Drehelement umfasst, das einen darin ausgebildeten Verbindungskanal aufweist, der dazu eingerichtet ist, zwischen dem Ansaugkanal und der Außenseite eine Verbindung herzustellen, wobei das Drehelement an einem Ende des Spindelgehäuses bereitgestellt ist, um zusammen mit der Drehung der Spindelwelle drehbar zu sein. Das Drehelement umfasst einen Basisabschnitt, der an einem Ende der Spindelwelle befestigt ist, einen Befestigungsabschnitt, der abnehmbar an einer Seite des Basisabschnitts angebracht ist, die sich auf einer dem einen Ende der Spindelwelle entgegengesetzten Seite des Basisabschnitts befindet, und einen Aufnahmeraum, der im Verbindungskanal angeordnet ist, um einen Filter aufzunehmen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann der Befestigungsabschnitt vom Basisabschnitt entfernt werden, um den Aufnahmeraum für den Filter freizulegen, während dem Spalt zwischen dem Basisabschnitt und dem Spindelgehäuse das Dichtgas zugeführt wird. Dadurch kann der Filter ausgetauscht und gleichzeitig verhindert werden, dass durch den Spalt zwischen dem Basisabschnitt und dem Spindelgehäuse Staub in die Lager und andere Teile im Spindelgehäuse einströmt. Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, Wartungs- und Prüfvorgänge zu vereinfachen.
Die vorstehenden und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen genauer hervor, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand eines veranschaulichenden Beispiels dargestellt ist.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die eine Drehmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
2 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt der Spindelvorrichtung aus 1 zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Spanneinheit zeigt;
4 ist eine Darstellung, die die der Konfiguration von 2 entnommene Spanneinheit zeigt;
5 ist eine Darstellung, die eine Spanneinheit gemäß Modifikation 1 aus demselben Blickwinkel wie in 4 zeigt;
6 ist eine Darstellung, die eine Spanneinheit gemäß Modifikation 2 aus demselben Blickwinkel wie in 4 zeigt; und
7 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt einer Spindelvorrichtung gemäß Modifikation 3 zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung ist nachstehend anhand einer Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer ausgeführt.
Ausführungsform
1 ist eine schematische Ansicht, die das Erscheinungsbild einer Konfiguration einer Drehmaschine 10 zeigt. Die Drehmaschine 10 wird dazu verwendet, ein zu bearbeitendes Werkstück unter Verwendung eines Werkzeugs zu bearbeiten und umfasst ein Untergestell 12, einen Spindelträger 14, einen Tischträger 16, einen Tisch 18 und eine Spindelvorrichtung 20.
Der Spindelträger 14 ist auf dem Untergestell 12 bereitgestellt, um die Spindelvorrichtung 20 so zu tragen, dass sich die Spindelvorrichtung relativ zum Untergestell 12 nach links und rechts bewegen kann. Hierbei wird die Richtung (Achsenrichtung), in der sich eine Spindelwelle 22 der Spindelvorrichtung 20 erstreckt, als Vorne-Hinten-Richtung, die Richtung, die senkrecht zur Achsenrichtung in einer Ebene verläuft, die sich parallel zu einer Montagefläche F erstreckt, auf der die Spindelvorrichtung 20 montiert ist, als Links-Rechts-Richtung und die Richtung, die senkrecht zur Montagefläche und zur Achsenrichtung verläuft, als Oben-Unten-Richtung bezeichnet. Die Abwärtsrichtung ist die Richtung der Schwerkraft. Des Weiteren wird bei der Spindelvorrichtung 20 eine Stirnseite der Spindelwelle 22, an der eine Spanneinheit 30 angeordnet ist, als Vorderseite bezeichnet, während die andere Stirnseite der Spindelwelle 22 als Rückseite bezeichnet wird.
Der Spindelträger 14 umfasst eine erste Gleiteinrichtung 14a, die längs der Links-Rechts-Richtung auf dem Untergestell 12 angeordnet ist, einen Spindelschlitten 14b, der längs der ersten Gleiteinrichtung 14a bewegbar ist, und einen nicht dargestellten ersten Antriebsmechanismus zum Antreiben des Spindelschlittens 14b.
Der erste Antriebsmechanismus umfasst einen Motor und Komponenten, wie etwa eine Kugelumlaufspindel, die die Drehbewegung des Motors in eine lineare Bewegung umsetzt. Da der Spindelschlitten 14b durch den ersten Antriebsmechanismus längs der ersten Gleiteinrichtung 14a bewegt wird, bewegt sich die Spindelvorrichtung 20 auf dem Spindelschlitten 14b relativ zum Untergestell 12 nach links und rechts.
Der Tischträger 16 ist auf dem Untergestell 12 angeordnet, um den Tisch 18 in Bezug auf das Untergestell 12 in Vorne-Hinten-Richtung bewegbar zu tragen. Der Tischträger 16 umfasst eine zweite Gleiteinrichtung 16a, die längs der Vorne-Hinten-Richtung auf dem Untergestell 12 bereitgestellt ist, und einen nicht dargestellten zweiten Antriebsmechanismus zum Antreiben des Tisches 18, der längs der zweiten Gleiteinrichtung 16a bewegbar ist.
Der zweite Antriebsmechanismus umfasst einen Motor und Komponenten, wie etwa eine Kugelumlaufspindel, die die Drehbewegung des Motors in eine lineare Bewegung umsetzt. Der Tisch 18 wird durch den zweiten Antriebsmechanismus über die zweite Gleiteinrichtung 16a relativ zum Untergestell 12 in Vorne-Hinten-Richtung bewegt. Der Tisch 18 kann um eine vertikale Achse als Drehachse drehbar bereitgestellt sein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass ein Werkstück durch die Spanneinheit 30 der Spindelvorrichtung 20 gehalten und fixiert wird, während ein Werkzeug durch den Tisch 18 gehalten wird. Das Werkzeug kann jedoch auch durch die Spanneinheit 30 der Spindelvorrichtung 20 gehalten werden, während das Werkstück durch den Tisch 18 gehalten und fixiert werden kann.
2 ist eine Darstellung, die einen Querschnitt der Spindelvorrichtung 20 aus 1 zeigt. Die Spindelvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform hält ein Werkstück drehbar und wird beispielsweise dazu verwendet, das Werkstück unter einer Steuerung im Nanometerbereich zu bearbeiten. Die Spindelvorrichtung 20 enthält die Spindelwelle 22, ein Spindelgehäuse 24, eine Spindelhalterung 26 und ein Abdeckelement 28 als Hauptkomponenten.
Die Spindelwelle 22 ist ein zylindrisches Element. Die Spindelwelle 22 weist einen darin ausgebildeten zylindrischen Ansaugkanal 22H auf, durch den von außen angesaugte Luft strömt. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel durchdringt der Ansaugkanal 22H die Spindelwelle 22 in Achsenrichtung und weist einen vorderseitigen Ansaugkanal 22Ha und einen rückseitigen Ansaugkanal 22Hb auf, der einen kleineren Durchmesser hat, als der vorderseitige Ansaugkanal 22Ha. Die Spanneinheit 30 ist an einer Stirnseite (Vorderseite) der Spindelwelle 22 und ein Motor 40 an der anderen Stirnseite (Rückseite) angeordnet.
Die Spanneinheit 30 ist ein Drehelement, das sich zusammen mit der Drehung der Spindelwelle 22 an der Vorderseite des Spindelgehäuses 24 dreht und an dem einen Ende der Spindelwelle 22 angeordnet ist. Diese Spanneinheit 30 dient bei dieser Ausführungsform dazu, das Werkstück anzuziehen und freizugeben (zu befestigen und zu lösen). Obgleich die Spanneinheit 30 hier in 1 scheibenförmig ausgebildet ist, kann sie auch eine andere Form aufweisen.
Der Motor 40 ist eine Antriebsquelle der Spindelwelle 22 und umfasst ein Motorgehäuse 40a, das an der Rückseite des Spindelgehäuses 24 angebracht ist, sowie einen Rotor 40b und einen Stator 40c, die innerhalb des Motorgehäuses 40a bereitgestellt sind. Die Spindelwelle 22 ist am Rotor 40b befestigt. Daher dreht die Spindelwelle 22 zusammen mit der Drehung des Rotors 40b.
Das Spindelgehäuse 24 weist einen im Wesentlichen zylindrischen Gehäusekörper 24a und einen rückwärtigen Gehäusedeckel 24b auf. Am Gehäusekörper 24a ist ein ringförmiger Flanschabschnitt 50 bereitgestellt, der von der äußeren Umfangsfläche des Gehäusekörpers 24a nach außen vorspringt. Der Flanschabschnitt 50 kann integral mit dem Gehäusekörper 24a oder als vom Gehäusekörper 24a separater Körper ausgebildet und durch vorgegebene Befestigungselemente am Gehäusekörper 24a befestigt sein.
Der rückwärtige Gehäusedeckel 24b ist abnehmbar an der Rückseite des Gehäusekörpers 24a angebracht, um die rückwärtige Öffnung des Gehäusekörpers 24a abzudecken. Das Motorgehäuse 40a des Motors 40 ist an der Außenseite (rückwärtigen Stirnfläche) des rückwärtigen Gehäusedeckels 24b befestigt.
Ein im Wesentlichen zylindrischer Raum zur Anordnung der Welle (Wellenanordnungsraum) wird durch den rückwärtigen Gehäusedeckel 24b und den Gehäusekörper 24a begrenzt, so dass er sich in Vorne-Hinten-Richtung erstreckt. Die Spindelwelle 22 ist in dem Wellenanordnungsraum angeordnet, wobei die im Wellenanordnungsraum angeordnete Spindelwelle 22 durch Lager 60 drehbar gelagert ist.
Bei dieser Ausführungsform umfassen die Lager 60 Radiallager 60a und Axiallager 60b. Die Axiallager 60b sind auf der linken und rechten Seite der Spindelwelle 22 angeordnet. Die Radiallager 60a sind vorne und hinten an einem Abschnitt der Spindelwelle 22 angeordnet, der sich auf der Vorderseite der Axiallager 60b befindet. Hierbei kann das Lager 60 entweder ein hydrostatisches Lager oder ein Wälzlager sein. Wenn die maschinelle Bearbeitung des Werkstücks, wie vorstehend erwähnt, im Nanometerbereich gesteuert werden soll, ist die Verwendung eines hydrostatischen Lagers bevorzugt.
Die Spindelhalterung 26 ist auf der Montagefläche F (1) des Spindelschlittens 14b angeordnet. Die Spindelhalterung 26 weist einen Einsatzhohlraum 26H auf, in den das Spindelgehäuse 24 längs der Achsenrichtung der Spindelwelle 22 eingesetzt ist. Die Vorderseite des in den Einsatzhohlraum 26H eingesetzten Spindelgehäuses 24 ist durch den am Gehäusekörper 24a bereitgestellten Flanschabschnitt 50 an der Vorderseite der Spindelhalterung 26 befestigt und die Rückseite des Spindelgehäuses 24 wird durch ein an der Rückseite der Spindelhalterung 26 bereitgestelltes Tragelement 70 getragen.
Insbesondere ist der Flanschabschnitt 50 durch stabförmige Befestigungselemente, wie etwa Stifte, abnehmbar an der Vorderseite (einer offenen Seite des Einsatzhohlraums 26H) der Spindelhalterung 26 befestigt. Das Tragelement 70 ist hingegen an der Rückseite (der anderen offenen Seite des Einsatzholraums 26H) der Spindelhalterung 26 befestigt und trägt das Spindelgehäuse 24. Das heißt, das Spindelgehäuse 24 wird an zwei Enden, d.h. an der Vorder- und Rückseite des Spindelgehäuses 24, durch die Spindelhalterung 26 getragen.
Das Abdeckelement 28 ist bereitgestellt, um die vorderseitige Oberfläche des Flanschabschnitts 50, die äußere Umfangsfläche des Gehäusekörpers 24a, die sich von der Flanschoberfläche nach vorne erstreckt, und einen Teil der äußeren Umfangsfläche der Spanneinheit 30 abzudecken. Obgleich das Abdeckelement 28 einen Teil der äußeren Umfangsfläche der Spanneinheit 30 abdeckt, kann es auch so angeordnet werden, dass es entweder die gesamte äußere Umfangsfläche oder zumindest einen Teil der äußeren Umfangsfläche der Spanneinheit 30 abdeckt.
Das Abdeckelement 28 weist einen darin ausgebildeten Gasströmungskanal 28a auf, durch den ein Dichtgas zum Abdichten eines abzudichtenden Abdichtungsabschnitts (auch einfach als abgedichteter Abschnitt bezeichnet) strömt. Der abgedichtete Abschnitt ist ein Spalt oder Freiraum zwischen der Spanneinheit 30 und dem Abdeckelement 28 und ein Spalt oder Freiraum zwischen dem Spannabschnitt 30 und dem Gehäusekörper 24a. Das Dichtgas kann auf einen vorgegebenen Druck komprimiert sein. Spezifische Beispiele für das Dichtgas umfassen Luft und andere Gase. Durch Zuführen des Dichtgases zu dem abgedichteten Abschnitt ist es möglich, zu verhindern, dass während einer Bearbeitung des Werkstücks erzeugte Späne, ein bei der Bearbeitung verwendetes Kühlmittel etc. durch den Spalt in das Innere (Wellenanordnungsraum) des Spindelgehäuses 24 eintreten. Das in den abgedichteten Abschnitt eingeströmte Dichtgas wird an der Vorderseite der Spindelvorrichtung 20 und dergleichen nach draußen entlassen.
Des Weiteren ist im Abdeckelement 28 ein nicht dargestellter Kühlmittelströmungskanal ausgebildet, durch den das Kühlmittel strömt, so dass das durch den Kühlmittelströmungskanal strömende Kühlmittel die Temperatur des Abdeckelements 28 regelt. Das Kühlmittel ist beispielsweise Wasser, Druckluft oder dergleichen.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Spanneinheit 30 zeigt. Die Spanneinheit 30 kann in einen Basisabschnitt 80 und einen Befestigungsabschnitt 82 unterteilt sein, der abnehmbar am Basisabschnitt 80 angebracht ist. Der Basisabschnitt 80 ist an einem Ende der Spindelwelle 22 befestigt (siehe 2).
Der Basisabschnitt 80 weist einen Aufnahmeraum 86 auf, der im Wesentlichen mittig auf seiner Vorderseite ausgebildet ist, wobei der Aufnahmeraum 86 dazu fähig ist, einen Filter 84 aufzunehmen. Ein Dichtelement 88 ist ringsum den Aufnahmeraum 86 angebracht. Das heißt, der Aufnahmeraum 86 und das Dichtelement 88 sind zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Befestigungsabschnitt 82 angeordnet. Der Filter 84 dient dazu, Staub zu entfernen, der in der von außen angesaugten Luft enthalten ist, und das Dichtelement 88 dient dazu, zu verhindern, dass durch den Spalt zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Befestigungsabschnitt 82 Luft entweicht. Der Filter 84 und das Dichtelement 88 werden bei einer Wartung, Überprüfung und dergleichen bei Bedarf durch neue ersetzt.
Der Befestigungsabschnitt 82 ist abnehmbar an der Vorderseite des Basisabschnitts 80 (auf einer in Bezug auf das vorstehend genannte eine Ende der Spindelwelle 22 anderen Seite des Basisabschnitts) angebracht. Das heißt, der Befestigungsabschnitt 82 weist eine Mehrzahl Befestigungslöcher 82H auf, die in Abständen entlang dem äußeren Umfang des Befestigungsabschnitts 82 ausgebildet sind. Stabförmige Befestigungselemente, wie etwa Stifte, zum Befestigen des Befestigungsabschnitts 82 am Basisabschnitt 80 werden durch die Befestigungslöcher 82H eingesetzt.
Der Befestigungsabschnitt 82 wird am Basisabschnitt 80 angebracht, indem stabförmige Befestigungselemente von der Vorderseite des Befestigungsabschnitts 82 aus durch die Befestigungslöcher 82H in den Basisabschnitt 80 eingesetzt werden. Wenn der Befestigungsabschnitt 82 am Basisabschnitt 80 befestigt ist, wird die Öffnung des zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Befestigungsabschnitt 82 befindlichen Aufnahmeraums 86 durch den Befestigungsabschnitt 82 verschlossen, so dass der Aufnahmeraum 86 einen abgedichteten Raum (oder einen abgeschlossenen Raum) bildet.
Durch Lösen und Herausziehen der stabförmigen Befestigungselemente aus dem Basisabschnitt 80 hingegen wird der Befestigungsabschnitt 82 vom Basisabschnitt 80 abgenommen. Wenn der Befestigungsabschnitt 82 vom Basisabschnitt 80 entfernt ist, wird die Öffnung des zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Befestigungsabschnitt 82 befindlichen Aufnahmeraums 86 geöffnet, so dass der Aufnahmeraum 86 freiliegt. Das heißt, der Aufnahmeraum 86 bildet einen offenen Raum.
Die Vorderseite des Befestigungsabschnitts 82 ist eine Ansaugfläche, die durch Saugwirkung ein Werkstück anzieht und mit Saugmündern 90 zum Einsaugen von Luft ausgebildet ist. Die Konfiguration dieser Ausführungsform umfasst einen Saugmund 90 mit einer kreisförmigen Öffnung, die mittig in der Vorderfläche angeordnet ist, und mehrere ringförmige Öffnungen, die konzentrisch mit der kreisförmigen Öffnung in Abständen in radialer Richtung in der Vorderfläche angeordnet sind. Die Form und Anzahl der Saugmünder 90 ist nicht speziell eingeschränkt, sofern das Werkstück zur Ansaugfläche gezogen werden kann. Unter dem Gesichtspunkt einer Erhöhung der Anziehung des Werkstücks zur Ansaugfläche ist es jedoch bevorzugt, mehrere Saugmünder 90 in der Ansaugfläche auszubilden.
4 ist eine Darstellung, die die demontierte Spanneinheit 30 aus 2 zeigt. In der Spanneinheit 30 ist ein Verbindungskanal 92 ausgebildet, der den Ansaugkanal 22H in der Spindelwelle 22 mit der Außenseite verbindet, wobei der Aufnahmeraum 86 im Verbindungskanal 92 angeordnet ist. Das heißt, der Aufnahmeraum 86 ist Teil des Verbindungskanals 92, der den Ansaugkanal 22H der Spindelwelle 22 mit der Außenseite verbindet. Der Verbindungskanal 92 umfasst einen basisseitigen Kanal 92a und einen befestigungsseitigen Kanal 92b.
Der basisseitige Kanal 92a stellt zwischen dem in der Spindelwelle 22 ausgebildeten Ansaugkanal 22H und dem im Basisabschnitt 80 ausgebildeten Aufnahmeraum 86 eine Verbindung her. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel befindet sich eine Öffnung des basisseitigen Kanals 92a am distalen Ende eines Teils des Basisabschnitts 80, der in den Ansaugkanal 22H eingepasst ist, und die andere Öffnung des basisseitigen Kanals 92a befindet sich in der Trennwand des Basisabschnitts 80, die den Boden des Aufnahmeraums 86 bildet.
Der befestigungsseitige Kanal 92b stellt zwischen jedem der mehreren Saugmünder 90, die in der Ansaugfläche des Befestigungsabschnitts 82 ausgebildet sind, und dem im Basisabschnitt 80 ausgebildeten Aufnahmeraum 86 eine Verbindung her. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel bildet jeder Saugmund 90 die Öffnung des befestigungsseitigen Kanals 92b auf einer Seite, während sich die andere Öffnung des befestigungsseitigen Kanals 92b in der Wandfläche des Befestigungsabschnitts 82 befindet, die dem Basisabschnitt 80 zugewandt ist, genauer gesagt, in dem Teil der Wandfläche, die den Aufnahmeraum 86 abdeckt, wenn der Befestigungsabschnitt am Basisabschnitt 80 angebracht ist.
Beim Ansaugen von Luft von außerhalb der Spanneinheit 30 wird eine nicht dargestellte Unterdruckpumpe betrieben, die mit der Rückseite der Spindelwelle 22 verbunden ist. In diesem Fall wird die Luft außerhalb der Spanneinheit 30 von jedem Saugmund 90 durch den befestigungsseitigen Kanal 92b, den Aufnahmeraum 86 und den basisseitigen Kanals 92a in den Ansaugkanal 22H gesaugt, und zwar in dieser Reihenfolge, wodurch ein zu bearbeitendes Werkstück in engem Kontakt mit der Ansaugfläche des Befestigungsabschnitts 82 gehalten wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann bei der Spindelvorrichtung 20 der Ausführungsform die Spanneinheit 30 in den an dem einen Ende der Spindelwelle 22 befestigten Basisabschnitt 80 und den abnehmbar am Basisabschnitt 80 befestigten Befestigungsabschnitt 82 unterteilt sein. Bei der Spindelvorrichtung 20 wird der Aufnahmeraum 86 für den Filter 84 zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Befestigungsabschnitt 82 erzeugt und dem Spalt zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Gehäusekörper 24a Dichtgas zugeführt.
Folglich kann bei der Spindelvorrichtung 20 der Ausführungsform der Befestigungsabschnitt 82 vom Basisabschnitt 80 entfernt werden, um den Aufnahmeraum 86 des Filters 84 freizulegen, während dem Spalt zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Gehäusekörper 24a das Dichtgas zugeführt wird. Dadurch kann bei der Spindelvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform der Filter 84 ausgetauscht und gleichzeitig verhindert werden, dass durch den Spalt zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Gehäusekörper 24a Staub in die Lager 60 und andere Teile im Gehäusekörper 24a einströmt.
Modifikationen
Obgleich die vorstehende Ausführungsform als ein Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, sollte der technische Umfang der Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt werden. Es versteht sich von selbst, dass die vorstehende Ausführungsform durch verschiedene Modifikationen und Verbesserungen ergänzt werden kann. Aus dem Umfang der Ansprüche ist außerdem ersichtlich, dass durch solche Modifikationen und Verbesserungen ergänzte Formen in den technischen Umfang der Erfindung aufzunehmen sind. Beispiele, bei denen die vorstehende Ausführungsform modifiziert oder verbessert ist, sind nachstehend beschrieben.
Modifikation 1
5 ist eine Darstellung, die eine Spanneinheit 30 gemäß Modifikation 1 aus demselben Blickwinkel wie in 4 zeigt. In 5 sind den gleichen Komponenten, die in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben sind, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet und es wird ggf. auf eine Beschreibung der in der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Komponenten verzichtet.
Bei der Spanneinheit 30 gemäß Modifikation 1 ist auf der rückwärtigen Stirnseite des Befestigungsabschnitts 82 ein Aufnahmeraum 86 ausgebildet. Selbst wenn der Aufnahmeraum 86 in dieser Weise ausgebildet ist, befindet sich der Aufnahmeraum 86, ähnlich wie bei der vorstehenden Ausführungsform, zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Befestigungsabschnitt 82.
Das heißt, wenn der Befestigungsabschnitt 82 am Basisabschnitt 80 angebracht wird, wird, wie bei der vorstehenden Ausführungsform, die Öffnung des im Befestigungsabschnitt 82 ausgebildeten Aufnahmeraums 86 durch den Basisabschnitt 80 verschlossen. Somit wird der Aufnahmeraum 86 wie bei der vorstehenden Ausführungsform zu einem abgedichteten Raum.
Wenn hingegen der Befestigungsabschnitt 82 vom Basisabschnitt 80 abgenommen wird, wird die Öffnung des im Befestigungsabschnitt 82 ausgebildeten Aufnahmeraums 86 geöffnet und der Aufnahmeraum 86 wie bei der vorstehenden Ausführungsform freigelegt. Somit wird der Aufnahmeraum 86 wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zu einem offenen Raum.
Daher kann selbst bei der Spanneinheit 30 gemäß Modifikation 1, wie bei der vorstehenden Ausführungsform, der Filter 84 ausgetauscht und gleichzeitig verhindert werden, dass durch den Spalt zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Gehäusekörper 24a Staub in die Lager 60 und andere Teile im Gehäusekörper 24a einströmt.
Modifikation 2
6 ist eine Darstellung, die eine Spanneinheit 30 gemäß Modifikation 2 aus demselben Blickwinkel wie in 4 zeigt. In 6 sind den gleichen Komponenten, die in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben sind, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet und es wird ggf. auf eine Beschreibung der in der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Komponenten verzichtet.
Bei der Spanneinheit 30 gemäß Modifikation 2 ist der Aufnahmeraum 86 sowohl in der Vorderseite des Basisabschnitts 80 als auch in der Rückseite des Befestigungsabschnitts 82 ausgebildet. Selbst wenn der Aufnahmeraum 86 in dieser Weise ausgebildet ist, befindet sich der Aufnahmeraum 86, ähnlich wie bei der vorstehenden Ausführungsform, zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Befestigungsabschnitt 82.
Das heißt, wenn der Befestigungsabschnitt 82 am Basisabschnitt 80 angebracht wird, kommen die Vorderflächenseite des Basisabschnitts 80 und die Rückflächenseite des Befestigungsabschnitts 82 miteinander in Kontakt, wodurch die Öffnung des Aufnahmeraums 86 aufseiten des Basisabschnitts 80 und die Öffnung des Aufnahmeraums 86 aufseiten des Befestigungsabschnitts 82 zusammengesetzt und verschlossen werden. Dadurch wird der Aufnahmeraum 86 wie bei der vorstehenden Ausführungsform zu einem abgedichteten Raum.
Wenn hingegen der Befestigungsabschnitt 82 vom Basisabschnitt 80 abgenommen wird, wird die Vorderflächenseite des Basisabschnitts 80 von der Rückflächenseite des Befestigungsabschnitts 82 getrennt, so dass die Öffnung des Aufnahmeraums 86 aufseiten des Basisabschnitts 80 und die Öffnung des Aufnahmeraums 86 aufseiten des Befestigungsabschnitts 82 voneinander getrennt und geöffnet werden. Dadurch wird der Aufnahmeraum 86 wie bei der vorstehenden Ausführungsform freigelegt und bildet einen offenen Raum.
Daher kann auch bei der Spanneinheit 30 gemäß Modifikation 2, wie bei der vorstehenden Ausführungsform, der Filter 84 ausgetauscht und gleichzeitig verhindert werden, dass durch den Spalt zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Gehäusekörper 24a Staub in die Lager 60 und andere Teile im Gehäusekörper 24a einströmt.
Modifikation 3
7 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt einer Spindelvorrichtung 20 gemäß Modifikation 3 zeigt. In 7 sind den gleichen Komponenten, die in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben sind, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet und es wird ggf. auf eine Beschreibung der in der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Komponenten verzichtet.
Bei der Spindelvorrichtung 20 gemäß Modifikation 3 ist das Abdeckelement 28 nicht bereitgestellt. Des Weiteren ist bei der Spindelvorrichtung 20 gemäß Modifikation 3 im Gehäusekörper 24a des Spindelgehäuses 24 ein Gasströmungskanal 24c ausgebildet, durch den ein Dichtgas zum Abdichten des abgedichteten Abschnitts strömt. Dieser abgedichtete Abschnitt ist ein Spalt zwischen der Rückseite der Spanneinheit 30 und der Vorderseite des Gehäusekörpers 24a.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei der Spindelvorrichtung 20 gemäß Modifikation 3, selbst wenn das Abdeckelement 28 weggelassen wird, durch den im Gehäusekörper 24a ausgebildeten Strömungskanal 24c dem Spalt zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Gehäusekörper 24a Dichtgas zugeführt.
Daher kann auch bei der Spindelvorrichtung 20 gemäß Modifikation 3, wie bei der vorstehenden Ausführungsform, der Filter 84 ausgetauscht und gleichzeitig verhindert werden, dass durch den Spalt zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Gehäusekörper 24a Staub in die Lager 60 und andere Teile im Gehäusekörper 24a einströmt.
Modifikation 4
Bei der vorstehenden Ausführungsform ist das Dichtelement 88 zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Befestigungsabschnitt 82 angeordnet. Indem der Basisabschnitt 80 und der Befestigungsabschnitt 82 miteinander in Kontakt gebracht werden, ist es jedoch selbst ohne Bereitstellung des Dichtelements 88 möglich, zu verhindern, dass Luft nach außen entweicht. Somit ist das Dichtelement 88 nicht notwendig.
Modifikation 5
Die vorstehende Ausführungsform und die obigen Modifikationen lassen sich beliebig kombinieren, sofern keine Unvereinbarkeit eintritt.
Technische Konzepte
Die technischen Konzepte, die der vorstehend beschriebenen Ausführungsform und den vorstehend beschriebenen Modifikationen entnommen werden können, sind nachstehend beschrieben.
Die Spindelvorrichtung 20 umfasst ein Spindelgehäuse 24, eine Spindelwelle 22 und ein Drehelement 30.
Die Spindelwelle 22 weist einen darin ausgebildeten Ansaugkanal 22H auf, der dazu eingerichtet ist, von Luft durchströmt zu werden, die von außen angesaugt wird, und ist drehbar im Spindelgehäuse 24 gelagert.
Das Drehelement 30 weist einen darin ausgebildeten Verbindungskanal 92 auf, der dazu eingerichtet ist, zwischen dem Ansaugkanal 22H und der Außenseite eine Verbindung herzustellen, und ist an einem Ende des Spindelgehäuses 24 bereitgestellt, um zusammen mit der Drehung der Spindelwelle 22 drehbar zu sein.
Das Drehelement 30 umfasst einen Basisabschnitt 80, der an einem Ende der Spindelwelle 22 befestigt ist, einen Befestigungsabschnitt 82, der abnehmbar an einer Seite des Basisabschnitts 80 angebracht ist, die sich auf einer dem einen Ende der Spindelwelle 22 entgegengesetzten Seite des Basisabschnitts befindet, und einen Aufnahmeraum 86, der im Verbindungskanal 92 angeordnet ist, um einen Filter 84 aufzunehmen.
Gemäß der Spindelvorrichtung 20 kann der Befestigungsabschnitt 82 vom Basisabschnitt 80 abgenommen werden, um den Aufnahmeraum 86 des Filters 84 freizulegen, während dem Spalt zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Spindelgehäuse 24 das Dichtgas zugeführt wird. Dadurch kann der Filter 84 ausgetauscht und gleichzeitig verhindert werden, dass durch den Spalt zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Spindelgehäuse 24 Staub in die Lager 60 und andere Teile im Spindelgehäuse 24 einströmt. Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, Wartungs- und Prüfvorgänge zu vereinfachen.
Der Aufnahmeraum 86 kann zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Befestigungsabschnitt 82 angeordnet sein.
Dies erleichtert den Austausch des Filters 84 im Vergleich zu dem Fall, in dem der Filter an anderer Stelle als zwischen dem Basisabschnitt 80 und dem Befestigungsabschnitt 82 angeordnet ist.
Der Aufnahmeraum 86 kann freigelegt werden, wenn der Befestigungsabschnitt 82 vom Basisabschnitt 80 abgenommen wird.
Dies erleichtert den Austausch des Filters 84 im Vergleich zu dem Fall, in dem der Filter nicht freigelegt wird, wenn der Befestigungsabschnitt 82 vom Basisabschnitt 80 abgenommen wird.
Der Verbindungskanal 92 kann einen basisseitigen Kanal 92a, der dazu eingerichtet ist, zwischen dem Ansaugkanal 22H und dem Aufnahmeraum 86 eine Verbindung herzustellen, und einen befestigungsseitigen Kanal 92b umfassen, der dazu eingerichtet ist, zwischen dem Aufnahmeraum 86 und einer Mehrzahl Saugmünder 90 eine Verbindung herzustellen, die in einer Oberfläche des Befestigungsabschnitts 82 ausgebildet ist, die sich auf einer dem Basisabschnitt 80 entgegengesetzten Seite des Befestigungsabschnitts befindet, während der Aufnahmeraum 86 in der Vorderseite des Basisabschnitts 80 ausgebildet sein kann.
Diese Konfiguration ermöglicht es, einen Aufnahmeraum 86 für den Filter 84 bereitzustellen, ohne den Ausbildungsbereich des befestigungsseitigen Kanals 92b zu vermindern. Daher ist es möglich, eine Reduzierung der Anzahl der mehreren Saugmünder 90 zu verhindern, die durch eine Bereitstellung des Aufnahmeraums 86 verursacht wird.
Die Spindelvorrichtung 20 kann ein am Spindelgehäuse 24 angebrachtes Abdeckelement 28 umfassen, um die äußere Umfangsfläche des Drehelements 30 abzudecken, wobei das Abdeckelement 28 einen darin ausgebildeten Strömungskanal 28a aufweisen kann, der dazu eingerichtet ist, Dichtgas von der äußeren Umfangsseite des Abdeckelements 28 in den Spalt strömen zu lassen.
Dies macht es einfach, die Ausströmungsstelle des Dichtgases vom Spindelgehäuse 24 entfernt zu halten. Außerdem kann, da es nicht notwendig ist, den Strömungskanal 24c im Spindelgehäuse 24 auszubilden, die Festigkeit des Spindelgehäuses 24 auf einfache Weise erhöht werden.
Das Spindelgehäuse 24 kann einen darin ausgebildeten Strömungskanal 24c aufweisen, durch den Dichtgas von der äußeren Umfangsseite des Spindelgehäuses 24 zu der Wandfläche des Spindelgehäuses 24 strömt, die dem Basisabschnitt 80 zugewandt ist.
Diese Konfiguration macht es unnötig, das Abdeckelement 28 bereitzustellen, das die äußere Umfangsfläche des Drehelements 30 abdeckt, so dass die Größe entsprechend reduziert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014042945 [0003, 0005]

Claims

Spindelvorrichtung (20), die umfasst: - ein Spindelgehäuse (24), - eine Spindelwelle (22), die einen darin ausgebildeten Ansaugkanal (22H) aufweist, der dazu eingerichtet ist, von Luft durchströmt zu werden, die von außen angesaugt wird, wobei die Spindelwelle dazu eingerichtet ist, drehbar im Spindelgehäuse gelagert zu werden, und - ein Drehelement (30), das einen darin ausgebildeten Verbindungskanal (92) aufweist, der dazu eingerichtet ist, zwischen dem Ansaugkanal und der Außenseite eine Verbindung herzustellen, wobei das Drehelement an einem Ende des Spindelgehäuses bereitgestellt ist, um zusammen mit der Drehung der Spindelwelle drehbar zu sein, - wobei das Drehelement einen Basisabschnitt (80), der an einem Ende der Spindelwelle befestigt ist, einen Befestigungsabschnitt (82), der abnehmbar an einer Seite des Basisabschnitts angebracht ist, die sich auf einer dem einen Ende der Spindelwelle entgegengesetzten Seite des Basisabschnitts befindet, und einen Aufnahmeraum (86) umfasst, der im Verbindungskanal angeordnet ist, um einen Filter (84) aufzunehmen.
Spindelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Aufnahmeraum zwischen dem Basisabschnitt und dem Befestigungsabschnitt angeordnet ist.
Spindelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Aufnahmeraum freigelegt wird, wenn der Befestigungsabschnitt vom Basisabschnitt abgenommen wird.
Spindelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: - der Verbindungskanal einen basisseitigen Kanal (92a), der dazu eingerichtet ist, zwischen dem Ansaugkanal und dem Aufnahmeraum eine Verbindung herzustellen, und einen befestigungsseitigen Kanal (92b) umfasst, der dazu eingerichtet ist, zwischen dem Aufnahmeraum und einer Mehrzahl Saugmünder (90) eine Verbindung herzustellen, die in einer Oberfläche des Befestigungsabschnitts ausgebildet ist, die sich auf einer dem Basisabschnitt entgegengesetzten Seite des Befestigungsabschnitts befindet, und - der Aufnahmeraum in einer Vorderseite des Basisabschnitts ausgebildet ist.