DE112009000465T5

DE112009000465T5 - Drehtischvorrichtung, die mit einer Kühlstruktur versehen ist, und Drehlager, das mit einer Kühlstruktur versehen ist

Info

Publication number: DE112009000465T5
Application number: DE112009000465T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Taniguchi; Toshiyuki Aso; Toshiya Tanaka
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2011-02-24
Also published as: WO2009107493A1; JP5484315B2; US8439338B2; US20110001282A1; CN101959640A; TW200944326A; JPWO2009107493A1

Abstract

Drehtischvorrichtung, die mit einer Kühlstruktur versehen ist, aufweisend:
einen hohlen Motor, der als eine Antriebsquelle angeordnet ist;
einen Tisch, der von dem hohlen Motor gedreht werden kann; und
ein Drehlager, das die Drehbewegung des Tisches abstützt,
wobei das Drehlager aufweist:
einen Außenring mit einer Innenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist;
einen Innenring mit einer Außenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist, die der Rollfläche des Außenringes zugewandt ist; und
eine Anzahl von Wälzkörpern, die in einer Rollpassage angeordnet sind, die von der Rollfläche des Außenringes und der Rollfläche des Innenringes gebildet wird,
wobei ein Wärmeableiter an einem von dem Innenring und dem Außenring ausgebildet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehtischvorrichtung und ein für eine Werkzeugmaschine verwendetes Drehlager, die mit einer Kühlstruktur versehen sind.
STAND DER TECHNIK
Bei modernen Werkzeugmaschinen ist es bekannt, dass eine solche mit einem dreiachsigen Antriebsmechanismus, welcher einen Hauptwellenabschnitt (Spindelabschnitt), an welchem eine Werkzeugmaschine montiert ist, in X-, Y- und Z-Achsrichtung bewegt, und einem Drehantriebsmechanismus zum Drehen eines Halteabschnitts, wie eines Tisches, zum Halten eines zu bearbeitenden Erzeugnisses (Werkstückes), um eine C- und/oder A-Achse versehen ist (zum Beispiel mit Bezug auf das nachstehend genannte Patentdokument 1).
Bei einer solchen Werkzeugmaschine wird im Allgemeinen der dreiachsige Antriebsmechanismus von einem Linearmotor angetrieben, und der Drehantriebsmechanismus wird von einem hohlen Motor angetrieben. Insbesondere startet der Drehantriebsmechanismus extrem schnell, um durch den direkten Antrieb des hohlen Motors zu arbeiten, und darüber hinaus ist es nicht notwendig, dass ein Mechanismus zum drehbaren Antreiben der C-Achse und A-Achse mit irgendeinem Übertragungselement, wie einer Riemenscheibe und/oder einem Untersetzungsmechanismus, zu versehen ist, wodurch eine vorteilhafte Wirkung erreicht wird.
Ferner ist es bei einem solchen Drehantriebsmechanismus notwendig, das Halteelement, wie einen Tisch, welches das zu bearbeitende Werkstück hält, um die C- und/oder A-Achse entsprechend zu drehen, und aus diesem Grunde ist das Halteelement mittels eines Lagers an einem Bett oder dergleichen der Werkzeugmaschine montiert.

Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2004-130468

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Im Übrigen ist es erforderlich, dass das Halteelement mit der oben erwähnten Struktur nicht nur mit 1000–1200/min (Drehzahl) zum Bearbeiten des Werkstückes gedreht werden muss, sondern auch eine hohe Festigkeit zum sicheren und stabilen Halten des Werkstückes haben muss.
Jedoch ist es für das Drehlager, welches das Halteelement abstützt, sehr schwierig, die Funktionen sowohl hoher Drehzahl als auch hoher Festigkeit gleichzeitig zu erfüllen. Das heißt, um die hohe Drehzahl stabil zu realisieren, kann es bevorzugt sein, ein Drehkugellager zu verwenden, das mit Kugeln versehen ist, die jeweils eine geringe Kontaktfläche haben, jedoch ist es für das Drehlager schwierig, die hohe Festigkeit, die für die Werkzeugmaschine erforderlich ist, stabil zu erfüllen. Andererseits kann es, um die für die Werkzeugmaschine benötigte hohe Festigkeit zu erzielen, möglich sein, ein Drehrollenlager zu verwenden, das mit Rollen versehen ist, die jeweils eine Kontaktfläche haben, die größer als die der Kugel ist. Jedoch wird im Falle der Verwendung des Drehrollenlagers, obwohl die hohe Festigkeit erreicht werden kann, die Belastung, wie die Reibung, die durch hohe Drehzahl infolge der großen Kontaktfläche verursacht wird, groß werden, was zu einer Wärmeerzeugung eines Elements an der Drehseite und einer Übertragung dieser Wärme auf ein keine Drehantriebsbewegung durchführendes Element an einer der Drehseite gegenüberliegenden Seite führen kann, was ungünstig ist.
Dementsprechend war es bei den herkömmlichen Werkzeugmaschinen mit Mehrachsantriebsstruktur, wie in dem oben genannten Patentdokument 1 vorgeschlagen, unmöglich, die gewünschte Funktion und Wirkung auf Basis der Anwendung des direkten Antriebsmechanismus ausreichend zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben genannten Umstände konzipiert, und ein Ziel davon ist es, eine mit einer Kühlstruktur versehene Drehtischvorrichtung und ein mit einer Kühlstruktur versehenes Drehlager zu schaffen, die geeignet sind, eine angemessene Kühlwirkung zu erreichen, um dadurch gleichzeitig die Nutzeffekte hoher Drehzahl, hoher Festigkeit und hoher Lagerbelastung des für eine Werkzeugmaschine verwendeten Drehlagers zu realisieren. Darüber hinaus bezweckt die vorliegende Erfindung, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, welche die Vorzüge eines Mehrachsantriebs durch Verwendung der Drehtischvorrichtung und des Drehlagers, die beide mit der Kühlstruktur versehen sind, ausreichend erzielt.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Die mit einer Kühlstruktur versehene Drehtischvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist auf: einen hohlen Motor, der als eine Antriebsquelle angeordnet ist; einen Tisch, der von dem hohlen Motor gedreht werden kann; und ein Drehlager, das die Drehbewegung des Tisches abstützt, wobei das Drehlager aufweist: einen Außenring mit einer Innenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist; einen Innenring mit einer Außenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist, die der Rollfläche des Außenringes zugewandt ist; und eine Anzahl von Wälzkörpern, die in einer Rollpassage angeordnet sind, die von der Rollfläche des Außenringes und der Rollfläche des Innenringes gebildet wird, wobei ein Wärmeableiter an einem von dem Innenring und dem Außenring ausgebildet ist.
Bei der mit einer Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann es bevorzugt sein, dass der Tisch mit einem Lüfterblatt versehen ist.
Ferner kann es bei der mit einer Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gewünscht sein, dass das Lüfterblatt in einer Position gegenüberliegend zu dem Wärmeableiter angeordnet ist.
Darüber hinaus kann bei der mit einer Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Wärmeableiter entlang einer gesamten Umfangsrichtung eines Umfangsabschnitts des Innenringes oder Außenringes ausgebildet sein.
Noch darüber hinaus können bei der mit einer Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Lüfterblatt und der Wärmeableiter in einem Raum angeordnet sein, der durch ein abschirmendes Element mit einer Labyrinthstruktur von einer Außenseite davon abgeschnitten ist.
Das mit einer Kühlstruktur versehene Drehlager gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Außenring mit einer Innenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist; einen Innenring mit einer Außenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist, die der Rollfläche des Außenringes zugewandt ist; und eine Anzahl von Wälzkörpern, die in einer Rollpassage angeordnet sind, die von der Rollfläche des Außenringes und der Rollfläche des Innenringes gebildet wird, wobei ein Wärmeableiter an einem von dem Innenring und dem Außenring ausgebildet ist.
Bei dem mit einer Kühlstruktur versehenen Drehlager nach der vorliegenden Erfindung kann es bevorzugt sein, dass der Wärmeableiter entlang einer gesamten Umfangsrichtung eines Umfangsabschnitts des Innenringes oder Außenringes ausgebildet ist.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, da eine mit der Kühlstruktur versehene Drehtischvorrichtung und das ebenfalls mit der Kühlstruktur versehene Drehlager vorgesehen sind, die geeignet sind, angemessene Kühlwirkungen zu erbringen, möglich, gleichzeitig die Nutzeffekte hoher Drehzahl, hoher Festigkeit und hoher Lagerbelastung des für eine Werkzeugmaschine verwendeten Drehlagers zu realisieren. Darüber hinaus ist es möglich, eine Werkzeugmaschine vorzusehen, welche die Vorzüge einer Mehrachsantriebsfunktion durch Verwendung der Drehtischvorrichtung und des Drehlagers gemäß der vorliegenden Erfindung, die beide mit der Kühlstruktur versehen sind, ausreichend erzielt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[1] ist eine Vorderansicht, die eine Gesamtstruktur einer mit einer Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung gemäß einer vorliegenden Ausführungsform darstellt.
[2] ist eine Längsschnittansicht zur Erläuterung einer speziellen Struktur der mit der Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform und zeigt besonders einen Schnitt A-A in 1.
[3] ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung einer speziellen Struktur der mit der Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform und zeigt besonders eine Seite der oberen Fläche der Drehtischvorrichtung, von welcher ein Tisch demontiert ist.
[4] ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung einer speziellen Struktur der mit der Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform und zeigt besonders eine Seite der hinteren Fläche des demontierten Tisches.
BEZUGSZEICHEN

5 – Drehtischvorrichtung, 10 – hohler Motor, 12 – Permanentmagnet, 13 – oberes Element, 13a – rippenförmiger Abschnitt, 14 – unteres Element, 16 – Spulenelement, 17 – feststehendes Element, 20 – Tisch, 21 – Erweiterungsabschnitt, 22 – Labyrinthstruktur, 24 – Raum, 25 – Schraube, 26 – Lüfterblatt, 33 – Rolle, 36 – Wärmeableiter, 40 – Bremswelle, 41 – Bremsvorrichtung, 50 – Drehgelenk, 61 – Befestigungselement, 62 – Schraube, α – Kühlmittelzuführpfad, β – Kühlmittelauslasspfad.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben. Es wird ferner angemerkt, dass die folgende Ausführungsform die Erfindung gemäß jedem Anspruch nicht beschränkt und die gesamte Kombination der beanspruchten Merkmale, die in der Ausführungsform erläutert sind, für die Lösung nach der vorliegenden Erfindung nicht immer wesentlich ist.
1 ist eine Vorderansicht, die eine Gesamtstruktur einer mit einer Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung gemäß einer vorliegenden Ausführungsform darstellt. 2 ist eine Längsschnittansicht zur Erläuterung einer speziellen Struktur der mit der Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform und zeigt besonders einen Schnitt A-A in 1. Darüber hinaus sind die 3 und 4 perspektivische Ansichten zur Erläuterung einer speziellen Struktur der mit der Kühlstruktur versehenen Drehtischvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform, wobei 3 eine Seite der oberen Fläche der Drehtischvorrichtung zeigt, von welcher ein Tisch demontiert ist, und 4 eine Seite der hinteren Fläche des demontierten Tisches zeigt. Ferner ist in der folgenden Ausführungsform ein Drehlager gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Beispiel als ein Drehrollenlager 30 gezeigt, welches an einer Drehtischvorrichtung 5 montiert ist.
Die mit einer Kühlstruktur versehene Drehtischvorrichtung 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem hohlen Motor 10, einem Tisch 20, einem Drehrollenlager 30, einer Bremswelle 40 und einem Drehgelenk 50 versehen.
Der hohle Motor 10 ist ein Motor mit einer Innenrotorstruktur, bei welcher ein Rotor als ein rotierendes Element an einer Innenseite angeordnet ist und ein Stator als ein feststehendes Element an einer Außenseite angeordnet ist, und der hohle Motor 10 wirkt als ein Direktantriebsmotor, welcher eine Drehantriebskraft direkt auf den Tisch 20 ausübt. Der Rotor ist an einer dem Stator zugewandten Fläche mit einem Permanentmagneten 12 versehen, und dieser Permanentmagnet 12 wirkt als Feldflusserzeugungsquelle. Andererseits ist an der Statorseite ein Spulenelement 16 als eine Magnetfelderzeugungsquelle angeordnet. Dementsprechend wird der hohle Motor 10 durch die gegenseitigen Funktionen des Permanentmagneten 12 und des Spulenelements 16 drehbar angetrieben. Ferner ist der Stator an einer unteren Seite davon mit einem feststehenden Element 17 fest verbunden, so dass, wenn der hohle Motor 10 angetrieben wird, nur die Rotorseite stabil drehbar angetrieben wird.
Der Rotor ist mit einem oberen Element 13, das an einem oberen Abschnitt des Permanentmagneten 12 angeordnet ist, und einem unteren Element 14 versehen, das an einem unteren Abschnitt davon angeordnet ist.
Das Drehrollenlager 30 ist an dem oberen Abschnitt des oberen Elements 13 angeordnet, das an dem Rotor ausgebildet ist. Dieses Drehrollenlager 30 besteht im Allgemeinen aus einem Außenring 31 mit einer Innenumfangsfläche, in welcher zwei Reihen von Rollflächen ausgebildet sind, einem an der Innenseite des Außenringes 31 angeordneten Innenring 32 mit einer Außenumfangsfläche, in welcher zwei Reihen von Rollflächen derart ausgebildet sind, dass sie entsprechend den beiden Reihen von Rollflächen gegenüberliegen, die an dem Außenring 31 ausgebildet sind, und einer Anzahl von Rollen 33, die in eine Rollpassage einbezogen sind, die zwischen dem Innen- und Außenring 32 und 31 definiert sind.
Das obere Element 13, das an dem Rotor angeordnet ist, hat eine Konfiguration, die geeignet ist, den Innenring 32 des Drehrollenlagers 30 in Verbindung mit dem Tisch 20, welcher mittels einer Schraube 25 über der Bremswelle 40 befestigt wird, dazwischenzulegen, so dass das obere Element 13 und der Tisch 20 in Verbindung miteinander als ein Trägerelement zum Montieren des Innenringes 32 wirken. Das heißt, der stabile Befestigungszustand kann durch Einlegen des Innenringes 32 des Drehrollenlagers 30 zwischen dem oberen Element 13 und dem Tisch 20 sichergestellt werden.
Gemäß der oben beschriebenen Struktur wird, wenn der hohle Motor 10 drehbar angetrieben wird, auch die Seite des Innenringes 32 des Drehrollenlagers 30 entsprechend der Drehung des Rotors gedreht. Das heißt, bei dem Drehrollenlager 30 nach der vorliegenden Ausführungsform wirkt die Seite des Innenringes 32 als eine Drehantriebsseite. Andererseits wird bezüglich des Außenringes 31 des Drehrollenlagers 30, da in Bezug auf den Montagestandard für eine Werkzeugmaschine der Außenring 31 mittels einer Schraube 62 an einem Befestigungselement 61 sicher befestigt ist, die Antriebskraft des hohlen Motors 10 an die Seite des Innenringes 32 des Drehrollenlagers 30 sicher übertragen.
Ferner ist das an dem Rotor zu montierende obere Element 13 an einem mit dem Innenring 32 des Drehrollenlagers 30 verbundenen Abschnitt mit einem rippenförmigen Abschnitt 13a versehen, so dass die Wärme, welche an der Seite des Innenringes 32 durch die hohe Drehzahl des Drehrollenlagers 30 erzeugt werden kann, durch die Funktion des rippenförmigen Abschnitts 13a abgestrahlt werden kann, um dadurch die Kühlwirkung zu erreichen. Ausführlicher ist für diese Funktion der rippenförmige Abschnitt 13a derart ausgebildet, dass er einen vergrößerten Oberflächenbereich schafft, um Luft zum Absorbieren einer großen Wärmemenge in einem weiten Bereich zu kontaktieren, wodurch die Wärmeabstrahlungswirkung erreicht wird. Darüber hinaus kann, da der rippenförmige Abschnitt 13a zusammen mit dem Innenring 32 gedreht wird, wenn der Innenring 32 gedreht wird, die Wärmeabstrahlungswirkung durch die Drehantriebskraft im Vergleich zu einem Fall des Drehstoppzeitraums des Innenringes 32 verbessert werden. Mit anderen Worten kann der rippenförmige Abschnitt 13a die äußere Wärmeabstrahlung begünstigen, und daher kann auch gemäß dieser Struktur die Wärmeabstrahlungswirkung verbessert werden.
Wie oben erwähnt, ist der Tisch 20 über dem Innenring 32 des Drehrollenlagers 30 angeordnet, und dieser Tisch 20 wirkt als ein Element zum Halten eines von einer Werkzeugmaschine zu bearbeitenden Werkstücks. Der Tisch 20 wird durch Aufnehmen der Drehantriebskraft von dem hohlen Motor 10 gedreht, um dadurch die Bearbeitung an dem Werkstück durchzuführen. Ferner kann der Tisch 20 durch die Stützfunktion des zwischen dem hohlen Motor 10 und dem Tisch 20 angeordneten Drehrollenlagers 30 sanft und stabil gedreht werden.
Wie ebenfalls oben erwähnt, ist die Bremswelle 40 mittels der Schraube 25 an dem mittleren Abschnitt der unteren Seitenfläche des Tisches 20 angeordnet. Diese Bremswelle 40 ist ein Element, das als ein pfadbildendes Rohr wirkt, in welchem Kühlmittelpfade (α, β) ausgebildet sind, welche nachfolgend erwähnt werden, und die eine Endseite (Oberseite in der Zeichnung von 2) der Bremswelle 40 ist an dem Tisch 20 derart befestigt, dass sie zusammen mit dem Tisch 20 gedreht werden kann. Ferner ist die Bremswelle 40 derart angeordnet, dass sie sich durch einen hohlen Abschnitt des Rotors des hohlen Motors 10 hindurch nach unten erstreckt, und an der anderen Endseite (Unterseite in der Zeichnung von 2) ist ein Drehgelenk 50 angeordnet. Gemäß einer solchen Struktur wird das Kühlmittel zwischen der mit dem Tisch 20 gedrehten Bremswelle 40 und dem feststehenden Drehgelenk 50 übertragen.
Ferner ist die Bremswelle 40 an einem Zwischenabschnitt zwischen dem hohlen Motor 10 und dem Drehgelenk 50 mit einer Bremsvorrichtung 41 ausgestattet. Diese Bremsvorrichtung 41 wird in Erwiderung auf ein Stoppsignal betrieben, das von einer Steuervorrichtung, wie einer Werkzeugmaschine, die nicht gezeigt ist, empfangen wird, um dadurch die Drehbewegung der Bremswelle 40 sicher zu stoppen.
Nachstehend wird eine Kühlstruktur zum Kühlen der Seite des Innenringes 32 des Drehrollenlagers 30 unter Verwendung von Kühlmittel beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, ist die mit der Kühlstruktur versehene Drehtischvorrichtung 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform benachbart zu dem Innenring 32 der Drehantriebsseite mit den Kühlmittelpfaden (α, β) versehen, durch welche das Kühlmittel hindurchfließen kann. Die Kühlmittelpfade (α, β) umfassen: einen Kühlmittelzuführpfad α, welcher sich von dem Drehgelenk 50 in dem Inneren der Bremswelle 40 erstreckt, durch das Innere des Tisches 20 hindurchtritt und ringsherum entlang der oberen Außenumfangsfläche an der Seite des Innenringes 32 des Drehrollenlagers 30 verläuft; und einen Kühlmittelauslasspfad β, der sich von dem Kühlmittelzuführpfad α durch das Innere des Tisches 20 hindurch in dem Inneren der Bremswelle 40 erstreckt und über das Drehgelenk 50 mit einer Außenseite in Verbindung steht.
Der Kühlmittelzuführpfad α erstreckt sich zuerst derart, dass er den mittleren Abschnitt des Drehgelenks 50 durchdringt und erstreckt sich dann entlang einer mit einem Zeichen α₁ dargestellten Route, die in dem mittleren Abschnitt der Bremswelle 40 entlang der axialen Linie davon ausgebildet ist. Der Kühlmittelzuführpfad α, der sich nach oben erstreckt, ist dann mit einem mittleren Abschnitt des Tisches 20 verbunden und biegt als ein mit einem Zeichen α₂ dargestellter Pfad ab, der von dem mittleren Abschnitt des Tisches 20 in Richtung zu einem Außenumfangsabschnitt linear ausgebildet ist. Der Kühlmittelzuführpfad α, der sich nahe dem Außenumfangsende des Tisches 20 erstreckt, ist dann mit einem mit einem Zeichen α₃ dargestellten Pfad verbunden, der ringsherum entlang der oberen Umfangsendfläche des Drehrollenlagers 30 verlauft. Der Kühlmittelzuführpfad α ist an einem Abschnitt beendet, an dem er den Endabschnitt erreicht, der um die Außenumfangsfläche des Drehrollenlagers herum verläuft.
Ferner ist es anzumerken, dass der mit dem Zeichen α₃ dargestellte Pfad, der von dem mit dem Zeichen α₂ dargestellten Pfad abgezweigt ist, in beiden seitlichen Richtungen derart abgezweigt ist, dass er den gesamten Umfang der oberen Umfangsfläche des Drehrollenlagers 30 kühlt.
Andererseits ist der Kühlmittelauslasspfad β mit dem mit dem Zeichen α₃ dargestellten Pfad verbunden, der sich ringsherum entlang der oberen Außenumfangsfläche des Drehrollenlagers 30 erstreckt, und dieser Kühlmittelauslasspfad beginnt von einem mit einem Zeichen β₁ dargestellten Pfad, der sich von einem Abschnitt nahe dem Außenumfangsende des Tisches 20 in Richtung zu dem mittleren Abschnitt linear erstreckt.
Ferner ist es anzumerken, dass der mit dem Zeichen β₁ dargestellte Pfad des Kühlmittelauslasspfades β in dem Tisch 20 und der mit dem Zeichen α₂ dargestellte Pfad des Kühlmittelzuführpfades α in dem Tisch 20 Pfade sind, die in völlig unterschiedlichen Abschnitten ausgebildet sind, und zum Beispiel ist es bevorzugt, diese in möglichst voneinander entfernten Abschnitten auszubilden.
Der Kühlmittelauslasspfades β, der sich von dem mittleren Abschnitt des Tisches 20 erstreckt, erstreckt sich ferner in die Bremswelle 40 hinein. In diesem Falle ist es bevorzugt, dass der mit dem Zeichen β₂ dargestellte Pfad, der durch das Innere der Bremswelle 40 hindurchtritt, derart ausgebildet ist, dass er an der Außenumfangsseite des Kühlmittelzuführpfades α angeordnet werden kann, der sich entlang der axialen Linie der Bremswelle 40 nach oben erstreckt.
Anschließend ist der Kühlmittelauslasspfad β₂, der das untere Ende der Bremswelle 40 erreicht, mit dem Drehgelenk 50derart verbunden, dass er mit einer Außenseite in Verbindung steht.
Der Kühlmittelzuführpfad α und der Kühlmittelauslasspfad β, die auf diese Weise gebildet werden, sind derart konfiguriert, dass das Kühlmittel durch diese hindurchtreten kann. Als ein solches Kühlmittel ist zum Beispiel Öl, Wasser oder flüssiger Stickstoff als flüssige Lösung, oder Kohlendioxid, Kohlenwasserstoff (Propan, Isobuten oder dergleichen), Ammonium, Luft oder Argongas als gasförmiges Kühlmittel verwendbar.
Ein solches Kühlmittel wird durch die Funktion des Drehgelenks leicht zwischen der Bremswelle 40 und dem Drehgelenk 50, das heißt zwischen einem drehbaren Element und einem stationären (feststehenden) Element übertragen.
Ferner umfasst der Kühlmittelzuführpfad α nach der in 2 gezeigten vorliegenden Ausführungsform einen mit einem Zeichen α₃ dargestellten Pfadabschnitt, der entlang der oberen Fläche des Drehrollenlagers 30 ausgebildet ist. Andererseits ist der Innenring 32 des Drehrollenlagers 30 im Allgemeinen mit einer Schraubenöffnung 32a zum Befestigen des Innenringes 32 versehen. Dementsprechend ist es notwendig, die Schraubenöffnung 32a zu verstopfen, damit das Kühlmittel ohne Leckage in den Kühlmittelzuführpfad α fließt. Das Verstopfen dieser Schraubenöffnung 32a wird durch Anbringen eines Dichtungselements an der Schraubenöffnung 32a oder durch Platzieren eines Plattenelements derart, dass es die obere Fläche des Innenringes 32 verschließt, durchgeführt. Ferner kann es bei der vorliegenden Ausführungsform, da es nicht notwendig ist, die Schraubenöffnung 32a des Innenringes 32 zu verwenden, möglich sein, die Bildung einer solchen Schraubenöffnung 32a wegzulassen.
Darüber hinaus tritt ein Kühlmittel in den Kühlmittelzuführpfad α hinein, bevor es erwärmt wird, und andererseits tritt ein Kühlmittel in den Kühlmittelauslasspfad β hinein, nachdem es erwärmt wurde. Dementsprechend kann es erwünscht sein, dass dieser Kühlmittelzuführpfad α und dieser Kühlmittelauslasspfad β in möglichst voneinander entfernten Positionen ausgebildet sind. Ferner sind, wie oben erwähnt, in dem Tisch 20 der Kühlmittelzuführpfad α und der Kühlmittelauslasspfad β derart angeordnet, dass sie am meisten voneinander entfernte Positionen einnehmen.
Jedoch müssen sich in der Bremswelle 40 der Kühlmittelzuführpfad α und der Kühlmittelauslasspfad β in einem extrem nahen Entfernungszustand erstrecken, was ein strukturelles Problem schaffen kann. Mit diesem Problem tritt bei der vorliegenden Ausführungsform das Kühlmittel in den mittleren Abschnitt der Bremswelle 40 hinein, bevor es erwärmt wird, und andererseits tritt das Kühlmittel in die Außenumfangsseite der Bremswelle 40 hinein, nachdem es erwärmt wurde. Gemäß dieser Anordnung kann, da das erwärmte Kühlmittel nahe der Außenatmosphärenseite positioniert ist, die Aufstauung der Wärme in der Bremswelle 40 extrem reduziert werden. Darüber hinaus kann als eine Gegenmaßnahme gegen die Wärme innerhalb der Bremswelle 40 eine verbesserte Positionsanordnung des Kühlmittelzuführpfades α und des Kühlmittelauslasspfades β angewendet werden, und es kann auch ein Verfahren zur Verbesserung des Wärmeisolationsvermögens des Kühlmittelzuführpfades α und des Kühlmittelauslasspfades β selbst zum Beispiel durch Wickeln eines wärmeisolierenden Materials um die Außenumfangsfläche eines inneren Rohres, das den Kühlmittelzuführpfad α und den Kühlmittelauslasspfad β bildet, angewendet werden.
Als nächstes wird eine Struktur zum Kühlen der Seite des Außenringes 31 des Drehrollenlagers 30 erläutert.
Wie in 2 gezeigt, ist ein Wärmeableiter 36 an einer Umfangsfläche an einer Oberseite des Außenringes 31 des Drehrollenlagers 30 angeordnet. Dieser Wärmeableiter 36 ist, wie in 3 gezeigt, um den gesamten Umfang herum über der Umfangsfläche des Außenringes 31 angeordnet. Ferner wird es in Betracht gezogen, dass eine an dem Drehrollenlager 30 erzeugte Wärme durch eine vom Kontakt der Rollfläche mit der Rolle 33 erzeugte Reibungswärme und durch eine von dem Rührwiderstand, wenn die Rolle 33 ein Schmiermittel, wie Fett, aufrührt, erzeugte Wärme verursacht werden kann, und eine solche Wärme wird über die Rollen 33 an den Innen- und Außenring 32 und 31 übertragen. Ferner ist der Wärmeableiter 36 derart angeordnet, dass er die bei diesen Erwärmungen an den Außenring 31 zu übertragene Wärme wirksam abstrahlt. Der Wärmeableiter 36 kann vorzugsweise aus einem Metallmaterial, wie Aluminium, Kupfer oder dergleichen, mit einer guten Wärmeleiteigenschaft gebildet sein.
Andererseits sind Lüfterblätter 26 an einer hinteren Fläche an der Unterseite des Tisches 20 montiert. Diese Lüfterblätter 26 sind in Positionen gegenüberliegend zu dem Wärmeableiter 36 angeordnet, und wenn der Tisch 20 gedreht wird, wird von den Lüfterblättern 26 Kühlwind erzeugt, um dadurch zwangsläufig die Luftbewegungsmenge zu erhöhen, wodurch die Kühlfähigkeit des Wärmeableiters 36 verbessert wird.
Ferner haben, wie in 4 im Detail gezeigt, die Lüfterblätter 26 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dieselben Konfigurationen in den Drehrichtungen an beiden Seiten des Blattes 26, so dass gleichartige Kühlwinde erzeugt werden können, selbst wenn der Tisch in irgendeiner der rechten oder linken Richtung gedreht wird. Darüber hinaus haben die Lüfterblätter 26 eine Länge, die im Wesentlichen mit der gesamten Länge in der Umfangsrichtung des Wärmeableiters 36 überlappt, so dass der Kühlwind auf die gesamte Fläche des Wärmeableiters 36 geblasen werden kann. Ferner ist es anzumerken, dass, obwohl der Tisch 20 nach der in 4 gezeigten vorliegenden Ausführungsform einen Fall darstellt, in welchem sechs Lüfterblätter 26 ausgebildet sind, die Anzahl und/oder Form der Lüfterblätter 26 nicht auf die beschriebene beschränkt ist und andere optionale Änderungen oder alternative Arten entsprechend den Nutzungsbedingungen oder erforderlichen Spezifikationen ausgeführt werden können.
Darüber hinaus haben der Wärmeableiter 36 und die Lüfterblätter 26 ein solches charakteristisches Merkmal, dass sie in einem Raum 24 angeordnet sind, der durch ein abschirmendes Element 20 (21), 61 mit einer Labyrinthstruktur 22 von einer Außenseite abgeschnitten ist. Spezieller ist, wie in 2 gezeigt, der Tisch 2 mit einem Erweiterungsabschnitt 21 versehen, der sich an der gesamten Außenumfangsseite davon erstreckt, und eine Struktur mit einer ungleichmäßig geformten Längsschnittfläche wird an einer hinteren Fläche der äußersten Endseite des Erweiterungsabschnitts 21 angewendet. Andererseits ist, wie oben erwähnt, an dem Außenring 31 des Drehrollenlagers 30 das Befestigungselement 61 in Bezug auf die Lagestandardseite einer Werkzeugmaschine oder dergleichen befestigt, und für dieses Befestigungselement 61 wird ebenfalls eine Struktur mit einer ungleichmäßig geformten Längsschnittfläche angewendet. Wie oben erwähnt, ist in Verbindung mit der ungleichmäßig geformten Längsschnittform der hinteren Fläche des Erweiterungsabschnitts 21 und der ungleichmäßig geformten Längsschnittform der oberen Seite des Befestigungselements 61 die Labyrinthstruktur 22 vorgesehen, wodurch der von der Außenseite abgeschnittene Raum 24 definiert wird.
Der oben genannte Raum 24 erfüllt die Funktion und Wirkung zur Verhinderung des Eindringens eines Fremdkörpers in das Drehrollenlager 30 oder dergleichen von der Außenseite davon, was eine extrem bevorzugte Wirkung für die Drehtischvorrichtung 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist. Das heißt, ein relativ großer Fremdkörper, der von der Außenseite eindringt, kann durch die Funktion der Labyrinthstruktur 22 selbst am Eindringen gehindert werden. Außerdem wird zu einer Zeit, wenn der Kühlwind durch den Betrieb der Lüfterblätter 26 entsprechend der Drehbewegung des Tisches 20 erzeugt wird, der Innendruck an der Innenseite des Raumes 24 erhöht, und feine Fremdkörper können infolge der Druckdifferenz zwischen dem auf diese Weise erhöhten Innendruck und einem Außendruck an der Außenseite des Raumes 24 immer am Eindringen gehindert werden.
Auf einem technischen Gebiet von Werkzeugmaschinen wird es in Betracht gezogen, dass ein Fall derart veranlasst werden kann, dass die Bearbeitung mit dem Tisch 20 durchgeführt wird, der festgelegt ist. In einem solchen Falle ist es unmöglich, eine solche Druckdifferenz zwischen dem Innendruck und dem Außendruck des Raumes 24 herbeizuführen, und daher besteht eine solche Gefahr, dass feine Fremdkörper durch die Labyrinthstruktur 22 hindurchtreten und in die Seite des Drehrollenlagers eindringen. Als eine Gegenmaßnahme, um die Herbeiführung einer solchen Erscheinung zu verhindern, kann es möglich sein, die Fremdkörper zum Beispiel durch Zuführen von Luft in den Raum 24 am Eindringen von der Außenseite des Raumes 24 zu hindern, um dadurch den Innendruck in dem Raum 24 zu erhöhen. Ferner wird bei einem normalen Drehrollenlager ein Schmieröl in Form von Nebel mittels Luft zugeführt, und dementsprechend wird durch Verwendung eines solchen Mechanismus in dem Drehstoppzeitraum des Tisches 20 durch Stoppen der Zuführung des Schmieröls nur die Luft in die Seite des Drehrollenlagers 30 (d. h. in den Raum 24) eingeführt, und daher kann der Innendruck in dem Raum 24 erhöht werden. Durch Anwenden eines solchen Mechanismus ist es ohne neue Veränderung der Gestaltung oder dergleichen möglich, die Funktion und Wirkung der Verhinderung des Eindringens sehr feiner Fremdkörper in den Raum von der Außenseite zu erzielen.
Hiervor wurde eine bevorzugte Ausführungsform der Drehtischvorrichtung 5 mit dem Drehrollenlager 30 und dem mit der Kühlstruktur versehenen Kühlmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Jedoch ist der technische Bereich der vorliegenden Erfindung nicht auf den beschriebenen Bereich der oben genannten Ausführungsform beschränkt, und die obige Ausführungsform kann die Möglichkeit verschiedener Änderungen und Modifikationen umfassen.
Zum Beispiel wurde bei dem Kühlmittelzuführpfad α der Fall mit Bezug auf das exemplarische Beispiel erläutert, in welchem der mit dem Zeichen α₃ dargestellte Abschnitt, der ringsherum entlang der Außenumfangsfläche des Drehrollenlagers 30 verläuft, nur entlang der Seite der oberen Fläche des Innenringes 32 des Drehrollenlagers 30 ausgebildet ist. Jedoch ist der Kühlmittelzuführpfad nach der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und dieser Abschnitt kann entlang wenigstens einem die Drehantriebsseite bildenden Abschnitt der Umfangsfläche des Innenringes oder des Außenringes ausgebildet sein. Darüber hinaus kann, wenn es die Ausbildung der Struktur zulässt, der Kühlmittelpfad an der Seite der Innenfläche oder an der Seite der unteren Fläche des Innenringes 32 ausgebildet sein oder entlang dem Außenring 31 ausgebildet sein, wenn die Seite des Außenringes 31 als Drehantriebsseite ausgebildet ist.
Bei dieser modifizierten Ausführungsform kann im Wesentlichen dieselbe Erläuterung für den Wärmeableiter 36 und die Lüfterblätter 26 angewendet werden, und die Lagepositionen des Wärmeableiters 36 und der Lüfterblätter 26 können nicht nur an der Oberseite des Außenringes 31, sondern auch an einem anderen Abschnitt des Außenringes 31 oder an der Seite des Innenringes 32 ausgebildet sein, wenn es die Ausbildung der Struktur zulässt.
Darüber hinaus ist das Drehlager nach der vorliegenden Erfindung nicht auf das oben genannte Drehrollenlager 30 beschränkt, und jede Art von Drehlager, wie ein Lager, das Kugeln als Wälzkörper verwendet, kann verwendet werden, sofern die Drehbewegung des Tisches 20 richtig abgestützt wird.
Noch darüber hinaus wurde bei der beschriebenen Ausführungsform der hohle Motor nach der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf den Fall beschrieben, in welchem der hohle Motor als ein hohler Motor 10 des Innenrotortyps ausgebildet ist, bei welchem ein Rotor als ein rotierendes Element an der Innenseite angeordnet ist und ein Stator als ein feststehendes Element an der Außenseite angeordnet ist. Jedoch kann der hohle Motor nach der vorliegenden Erfindung durch einen hohlen Motor des Außenrotortyps ersetzt werden, bei welchem der Stator als ein feststehendes Element an der Innenseite angeordnet ist und der Rotor als ein rotierendes Element an der Außenseite angeordnet ist.
Es ist anzumerken, dass die Ausführungsformen oder Arten, bei welchen die obigen Änderungen oder Modifikationen angewendet werden, in den technischen Bereich der vorliegenden Erfindung einbezogen sind, welcher aus den Bereichen der beigefügten Ansprüche ersichtlich ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine mit einer Kühlstruktur versehene Drehtischvorrichtung und ein mit einer Kühlstruktur versehenes Drehlager sind vorgesehen, welche eine angemessene Kühlwirkung erzielen. Eine mit einer Kühlstruktur versehene Drehtischvorrichtung 5 weist einen hohlen Motor 10, der als eine Antriebsquelle angeordnet ist, einen Tisch 20, der von dem hohlen Motor 10 gedreht werden kann, und ein Drehlager 30 auf, das die Drehbewegung des Tisches 20 abstützt, wobei das Drehlager 30 einen Außenring 31 mit einer Innenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist, einen Innenring 32 mit einer Außenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist, die der Rollfläche des Außenringes 31 zugewandt ist, und eine Anzahl von Wälzkörpern 33 aufweist, die in einer Rollpassage angeordnet sind, die von der Rollfläche des Außenringes 31 und der Rollfläche des Innenringes 32 gebildet wird, und wobei ein Wärmeableiter 36 an einem von dem Innenring 32 und dem Außenring 31 ausgebildet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-130468 [0004]

Claims

Drehtischvorrichtung, die mit einer Kühlstruktur versehen ist, aufweisend: einen hohlen Motor, der als eine Antriebsquelle angeordnet ist; einen Tisch, der von dem hohlen Motor gedreht werden kann; und ein Drehlager, das die Drehbewegung des Tisches abstützt, wobei das Drehlager aufweist: einen Außenring mit einer Innenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist; einen Innenring mit einer Außenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist, die der Rollfläche des Außenringes zugewandt ist; und eine Anzahl von Wälzkörpern, die in einer Rollpassage angeordnet sind, die von der Rollfläche des Außenringes und der Rollfläche des Innenringes gebildet wird, wobei ein Wärmeableiter an einem von dem Innenring und dem Außenring ausgebildet ist.
Drehtischvorrichtung, die mit einer Kühlstruktur versehen ist, gemäß Anspruch 1, wobei der Tisch mit einem Lüfterblatt versehen ist.
Drehtischvorrichtung, die mit einer Kühlstruktur versehen ist, gemäß Anspruch 2, wobei das Lüfterblatt in einer Position gegenüberliegend zu dem Wärmeableiter angeordnet ist.
Drehtischvorrichtung, die mit einer Kühlstruktur versehen ist, gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Wärmeableiter entlang einer gesamten Umfangsrichtung eines Umfangsabschnitts des Innenringes oder Außenringes ausgebildet ist.
Drehtischvorrichtung, die mit einer Kühlstruktur versehen ist, gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Lüfterblatt und der Wärmeableiter in einem Raum angeordnet sind, der durch ein abschirmendes Element mit einer Labyrinthstruktur von einer Außenseite davon abgeschnitten ist.
Drehlager, das mit einer Kühlstruktur versehen ist, aufweisend: einen Außenring mit einer Innenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist; einen Innenring mit einer Außenumfangsfläche, an welcher eine Rollfläche ausgebildet ist, die der Rollfläche des Außenringes zugewandt ist; und eine Anzahl von Wälzkörpern, die in einer Rollpassage angeordnet sind, die von der Rollfläche des Außenringes und der Rollfläche des Innenringes gebildet wird, wobei ein Wärmeableiter an einem von dem Innenring und dem Außenring ausgebildet ist.
Drehlager, das mit einer Kühlstruktur versehen ist, gemäß Anspruch 6, wobei der Wärmeableiter entlang einer gesamten Umfangsrichtung eines Umfangsabschnitts des Innenringes oder Außenringes ausgebildet ist.