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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rundschalteinrichtung
für eine
Werkzeugmaschine, in der ein Drehanschnitt, auf dem ein Werkstück oder
ein Werkzeug geladen ist, auf einer ortsfesten Basis montiert ist,
die drehbar in eine spezifizierte Drehwinkelposition schaltbar und
der indizierten Position einspannbar ist (siehe beispielsweise US-6,095,014-A).
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Beispielsweise
ist ein Horizontal-Maschinenbearbeitungszentrum gelegentlich mit
einer Rundschalteinrichtung versehen, bei der ein Bearbeitungstisch,
auf dem ein Werkstück
geladen ist, drehbar weiter geschaltet und in einer spezifizierten
Drehwinkelposition festgeklemmt wird, wodurch die Bearbeitung, die
durchgeführt
werden soll, in diesem Zustand möglich
ist.
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Als
Rundschalteinrichtung dieses Typs gibt es einen Drei-Stück-Kupplungstyp,
bei dem eine rotationsseitige Kupplung, die auf dem Bearbeitungstisch
fixiert ist, und eine stationärseitige
Kupplung, die an einer ortsfesten Basis fixiert ist, koaxial angeordnet
sind, und ein Anschlußstück ist bewegbar
zwischen einer festgeklemmten Position, in der sie in eingerücktem Eingriff
mit beiden Kupplungen ist, und einer nicht-festgeklemmten Position
bewegbar ist, in der der eingerückte
Eingriff freigegeben ist.
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Bisher
ist es bei der oben erwähnten
Rundschalteinrichtung gelegentlich der Fall, dass die rotationsseitige
Kupplung außerhalb
der auf der stationärseitige
Kupplung angeordnet ist, und dass Rollen zwischen den beiden Kupplungen
angeordnet sind. Unter dem Gesichtspunkt, daß die Lagerfestigkeit der Kupplung
auf der Rotationsseite verbessert wird, ist es darüber hinaus
gelegentlich der Fall, daß eine Struktur
zur Lagerung der Kupplung auf der Rotationsseite auf einer ortsfesten
Basis sowohl in dem festgespannten als auch in dem nicht-festgespannten
Zustand angewendet wird, in dem die Kupplung unter Druck gesetzt
und in gleitenden Kontakt mit der ortsfesten Basis gebracht wird
(siehe beispielsweise die Japanische Patent-Offenlegungsveröffentlichung Nr.
HEI 7-256538 und die Japanische Patent-Offenlegungsveröffentlichung
Nr. HEI 9-19848).
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Die
oben erwähnte,
herkömmliche
Rundschalteinrichtung, bei der die Struktur angewendet wird, daß die Kupplung
auf der Rotationsseite in gleitendem Kontakt mit der ortsfesten
Basis gebracht wird, bereitet jedoch Sorge in Bezug auf das mögliche Auftreten
eines partiellen Abriebs, wenn eine nicht ausbalancierte Last auf
die Kupplung auf der Rotationsseite wirkt. Darüber hinaus ist es gelegentlich
der Fall, daß ein
Gleitelement oder eine hohle Walze auf der Gleitoberfläche der
ortsfesten Basis vorgesehen ist, um den Gleitwiderstand zu reduzieren.
Wenn diese Anordnung gewählt
wird, besteht das Problem, daß die
Anzahl der Teile erhöht
wird.
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Im
Hinblick auf die herkömmlichen
Probleme hat die gegenwärtige
Anmelderin folglich in einer früheren
Anmeldung eine Rundschalteinrichtung für eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen,
bei der eine Vielzahl von Rollenelementreihen zwischen der Kupplung
auf der Rotationsseite und der Kupplung auf der stationären Seite
vorgesehen sind, und bei der die Kupplung auf der Rotationsseite
allein auf der Kupplung der stationären Seite über die Rollenelementreihen
gelagert ist (Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-359491,
die nach dem Prioritätsdatum
der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht
wurde).
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Nach
der Rundschalteinrichtung gemäß dem oben
erwähnten
Vorschlag sind die Mehrzahl der Rollenelementreihen zwischen der
Kupplung auf der Rotationsseite und der Kupplung auf der stationären Seite
angeordnet. Daher kann die Klemmkraft und die Last, die auf dem
Drehtisch wirkt, von der stationärseitigen
Kupplung über
die Rollenelemente in jeder Reihe aufgenommen werden, und die Lagerungfestigkeit,
die von der ortsfesten Basis auf der rotationsseitigen Kupplung
kann verbessert werden.
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Die
Einrichtung oben erwähnten
Vorschlags setzt eine Struktur ein, um eine Vorbelastung auf die Rollenelemente
in jeder Reihe in einem Zustand aufzulegen, in dem die Gelenkkupplung
in einer nicht-festgeklemmten Position angeordnet ist. Es wurde
jedoch festgestellt, daß die
Vorbelastung der Rollenelemente bei einer beliebigen der Reihen
reduziert wurde, wenn die Gelenkkupplung in die festgeklemmte Position
bewegt wird je nach der Art und Weise, wie die Vorbelastung aufgebracht
wird, oder je nach der Größe der Klemmkraft,
die von der Gelenkkupplung aufgebracht wird, und dies verursacht gelegentlich
ein Problem, dass keine ausreichende Lagerungsfestigkeit der rotationsseitigen
Kupplung erzielt werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung, wie sie in dem Anspruch 1 oder 3 definiert
ist, wurde in Hinblick auf die Probleme der Einrichtung nach dem
oben erwähnten
Vorschlag geschaffen, und sie hat zur Aufgabe, eine Rundschalteinrichtung
für eine
Werkzeugmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, die Verminderung
in der Vorbelastung von einer beliebigen der Rollenelementreihen
zu vermeiden oder zu begrenzen oder die Verminderung in der Lagerungsfestigkeit
der rotorseitigen Kupplung selbst dann zu begrenzen, wenn die Vorbelastung
erhöht
wird.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Rundschalteinrichtung
für eine
Werkzeugmaschine vorgesehen, bei der ein Drehabschnitt, auf dem
ein Werkstück
oder ein Werkzeug geladen ist, auf einer ortsfesten Basis montiert
ist, die drehbar in eine spezifizierte Drehwinkelposition schaltbar
ist und in der indizierten Position festgespannt werden kann, wobei
die Einrichtung umfaßt:
eine rotationonsseitige Kupplung, die an dem Drehabschnitt befestigt ist,
und eine stationärseitige
Kupplung, die mit der ortsfesten Basis verbunden ist, wobei die
Kupplungen koaxial zueinander angeordnet sind; ein Anschlußstück, das
sowohl gegenüber
der rotationonsseitigen Kupplung als auch gegenüber der stationärseitigen
Kupplung in Eingriff gebracht werden kann, wobei das Anschlußstück beweglich
ist zwischen einer festgespannten Position, in welcher die rotationonsseitige
Kupplung in der Drehwinkelposition festgespannt ist, während es
sich sowohl mit der rotationonsseitigen Kupplung als auch mit der
stationäreseitigen
Kupplung im Eingriff befindet, und einer nicht festgespannten Position
angeordnet ist, in der die Klemmverbindung gelöst ist; und Rollenelemente, die
zwischen der rotationonsseitigen Kupplung und der statiomärseitigen
Kupplung angeordnet sind, so daß eine
Vielzahl von Rollenelementreihen ausgebildet sind und eine vorgebenene
Vorbelastung wirkt, wenn das Anschlußstück sich in der nicht festgespannten
Position befindet; wobei die Rollenelementreihen aus einer ersten
Rollenelementreihe, die in einer Richtung angeordnet ist, in der
sich die Vorbelastung erhöht,
und einer zweiten Rollenelementreihe aufgebaut sind, die in einer
Richtung angeordnet ist, in der sich die Vorbelastung erniedrigt,
wenn sich die Anschlußstück in die
festgespannte Position bewegt, wobei die erste Rollenelementreihe
weiter weg von einem Eingriffsabschnitt der Kupplungen positioniert ist
als die zweite Rollenelementreihe und die rotationonsseitige Kupplung
nur auf der stationärseitigen Kupplung über die
erste und zweite Rollenelementreihe gehalten wird.
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In
einem zweiten Aspekt der Erfindung basierend auf dem ersten Aspekt
der Erfindung bestehen die Rollenelemente der ersten und zweiten
Rollenelementreihe jeweils aus säulenförmigen Rollen, und
die Drehachsen der Rollen der ersten und zweiten Rollenelementreihen
kreuzen sich miteinander.
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In
einem dritten Aspekt der Erfindung ist eine Rundschalteinrichtung
für eine
Werkzeugmaschine vorgesehen, bei der ein Drehabschnitt, auf dem
ein Werkstück
oder ein Werkzeug geladen ist, auf einer ortsfesten Basis montiert
ist, die drehbar in eine spezifizierte Drehwinkelposition schaltbar
ist und in der indizierten Position festgespannt werden kann, wobei die
Einrichtung umfaßt:
eine rotationonsseitige Kupplung, die mit dem Drehabschnitt verbunden
ist, und eine stationärseitigen
Kupplung, die mit der ortsfesten Basis verbunden ist, wobei die
Kupplungen koaxial zueinander angeordnet sind; eine Anschlußstück, das
sowohl gegenüber
der rotationonsseitigen Kupplung als auch gegenüber der stationärseitigen Kupplung
einrückbar
ist, wobei die Anschlußstück beweglich
zwischen einer festge spannten Position, in der die sich drehende
Seite der Kupplung in der Drehwinkelposition festgespannt ist, während es
im Eingriff ist mit sowohl den rotationonsseitigen Kupplungen als
auch der stationärseitigen
Kupplung, und eine nicht festgespannten Position, in welcher die Klemmung
gelöst
ist; und Rollenelemente zwischen der rotationonsseitigen Kupplung
und der stationärseitigen
Kupplung, so daß eine
Vielzahl von Rollenelementreihen gebildet werden, wobei die Rollenelementreihen
aus einer 1a-ten-Rollenelementreihe,
die eine Anzahl von säulenförmigen Rollen
umfaßt,
die eine Drehachse in einer ersten Richtung haben, und einer 2a-ten-Rollenelementreihe,
in der eine säulenförmige erste
Rolle eine Drehachse in der ersten Richtung hat, und einer säulenförmigen zweiten
Rolle, die eine Drehachse in einer zweiten Richtung hat, welche
die erste Richtung schneidet, abwechselnd angeordnet sind, aufgebaut
sind, wobei die 1-a-ten-Rollenelementreihe, die eine Rolle hat,
und die 2-a-ten-Rollenelementreihe,
die eine erste Rolle hat, wobei die Rollen in einer Richtung vorgespannt sind,
in welcher sich die Vorbelastung erhöht, wenn die Anschlußstück in die
Festspannposition bewegt wird, wobei die 2-a-ten-Rollenelementreihe,
die eine zweite Rolle hat, die in einer Richtung vorgespannt ist,
in der sich die Vorbelastung erniedrigt, wenn die Anschlußstück in die
Festspannposition bewegt wird, und die rotationonsseitige Kupplung
nur auf der Seite der stationärseitigen
Kupplung über
die 1-a-ten- und 2-a-ten-Rollenelementreihen
gehalten wird.
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In
einem vierten Aspekt der Erfindung basierend auf einem der ersten
bis dritten Aspekte der Erfindung ist die rotationons-seitige Kupplung
im Innern der stationär-seitigen
Kupplung angeordnet.
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In
einem fünften
Aspekt der Erfindung basierend auf einem der ersten bis vierten
Aspekte ragt die rotationonsseitige Kupplung leicht in Richtung
der Anschlußstücksseite
mit Bezug zu der stationärseitigen
Kupplung in einem nicht festgespannten Zustand vor.
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Gemäß der Rundschalteinrichtung
für ein Maschinenwerkzeug
nach dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Vorbelastung auf die
erste Rollenelementreihe erhöht
und die Vorbelastung auf die zweite Rollenelementreihe verkleinert,
wenn sich das Anschlußstück in die
festgespannte Position bewegt. Daher wird in dem festgespannten
Zustand die auf das Werkstück
oder das Werkzeug des Drehabschnitts einwirkende Last von dem Eingriffsabschnitt der
rotationsseitigen und der stationärseitigen Kupplungen und hauptsächlich von
dem Abschnitt aufgenommen, wo die ersten Rollenelemente mit einer
erhöhten
Vorbelastung angeordnet sind. Sodann erhöht sich die Größe der Lagerungsfestigkeit,
um das Biegemoment aufzunehmen, welches auf den Kupplungsabschnitt
mit dieser Vorbelastung wirkt, proportional zu einem Intervall zwischen
dem Eingriffsabschnitt und dem Abschnitt, wo die ersten Rollenelemente
angeordnet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste
Rollenelementreihe weiter von dem Eingriffsabschnitt weg angeordnet
als die zweite Rollenelementreihe. Daher kann das vorerwähnte Intervall
vergrößert werden,
und entsprechend kann die Lagerungsfestigkeit in Bezug auf das Biegemoment
verbessert werden.
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Nach
dem zweiten Aspekt der Erfindung sind die Rollenelemente der ersten
und zweiten Rollenelementreihen jeweils aus einer säulenförmigen Rolle hergestellt,
und die Drehachsen der Rollen der ersten und zweiten Rollenelementreihen
kreuzen einander. Daher wirken die Klemmkraft und die Vorbelastung auf
den Drehabschnitt abwechselnd auf die Rollen der ersten und zweiten
Rollenelementreihe, und die Lagerungsfestigkeit der roationsseitigen
Kupplung kann weiter verbessert werden.
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Gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung ist die zweite Rollenelementreihe als sogenannte Kreuzrollenlagerung
vorgesehen, bei der die erste Rolle und die zweite Rolle in einer
Richtung vorgespannt sind, in der die Vorbelastung sich erhöht oder verringert,
wenn das Anschlußstück in die
fest gespannte Position bewegt wird. Daher nimmt die Vorbelastung
auf die zweite Rolle der Zwei-Arten-Rollenelementreihe ab, wenn das Anschlußstück in die
fest gespannte Position bewegt wird, während die Vorbelastung auf
die Rollen der Eins-Arten-Rollenelementreihe und die erste Rolle
der zwei Arten-Rollen-Elementreihe
größer wird.
Daher kann insgesamt eine Lagerungsfestigkeit sichergestellt werden.
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Nach
dem vierten Aspekt der Erfindung ist die rotationseitige Kupplung
innerhalb der stationärseitigen
Kupplung angeordnet. Daher kann der Außendurchmesser der stationärseitigen
Kupplung größer als
der der rotationsseitigen Kupplung gemacht werden, und die Lagerungsfestigkeit
gegenüber
der Klemmkraft kann um dieses Maß verbessert werden, und die
Lagerungskraft der rotationsseitigen Kupplung in dem fest gespannten
Zustand kann verbessert werden.
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Nach
dem fünften
Aspekt der Erfindung steht die rotationsseitige Kupplung leicht
zu der Seite des Anschlußstücks in Bezug
auf die stationärseitige Kupplung
vor. Daher setzt das Anschlußstück die rotationsseitige
Kupplung mehr als die stationärseitige Kupplung
in dem festgespannten Zustand unter Druck, um eine Vorbelastung
auf die Rollenelemente in der Reihe auszuüben, und daher kann die Lagerungsfestigkeit
der rotationsseitigen Kupplung weiter verbessert werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittdarstellung, um eine Rundschalteinrichtung nach einem
ersten Ausführungsbeispiel
der ersten, zweiten, vierten und fünften Aspekte der Erfindung
zu erläutern;
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2 ist
eine Schnittdarstellung, die den nicht-festgespannten Zustand der
wesentlichen Teile der obigen Rundschalteinrichtung zeigt;
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3 ist
eine Schnittdarstellung, die den festgespannten Zustand der wesentlichen
Teile der obigen Rundschalteinrichtung zeigt;
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4 ist
eine perspektivische Darstellung eines Horizontal-Bearbeitungszentrums,
auf dem die obige Rundschalteinrichtung montiert ist;
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5 ist
eine Schnittdarstellung, die den nicht-festgespannten Zustand der
Rundschalteinrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
des dritten Aspekts der Erfindung zeigt; und
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6 ist
eine Schnittdarstellung, die den fest gespannten Zustand der wesentlichen
Teile der Einrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Im
folgenden werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Die 1 bis 4 sind
Darstellungen, um die Rundschalteinrichtung für ein Maschinenwerkzeug gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
des ersten, zweiten, vierten und fünften Aspekt der Erfindung
zu erläutern. 1 ist
eine Schnittdarstellung der Rundschalteinrichtung. 2 ist
eine Schnittdarstellung, die in nicht-festgespannten zustand der
wesentlichen Teile der Rundschalteinrichtung zeigt. 3 ist
eine Schnittdarstellung, die den festgespannten Zustand der wesentlichen
Teile der Rundschalteinrichtung zeigt. 4 ist eine
perspektivische Darstellung eines Horizontal-Bearbeitungszentrums, auf dem die Rundschalteinrichtung
montiert ist. In 1 zeigt der Teil, der auf der
linken Seite der Schaltachse A liegt, den nicht-festgespannten Zustand
während
die rechte Seite den festgespannten Zustand zeigt.
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In
den Figuren bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Horizontalbearbeitungszentrum,
in dem eine Säulenreihe
vorgesehen ist, die in der x-Achsenrichtung (horizontale Richtung)
in einem Interabschnitt 2a seines ortsfesten Betts 2 bewegbar
ist, und ein Sattel 4 ist in der y-Achsenrichtung (vertikale
Richtung) in der Säule 3 bewegbar
vorgesehen. Ein Hauptwellenkopf 5, der mit seiner Achse
horizontal montiert ist, z-Achsenrichtung (Tiefenrichtung) auf dem
Sattel 4 bewegbar vorgesehen. Eine Hauptwelle 6 ist
drehbar in dem Hauptwellenkopf 5 eingesetzt, und die Hauptwelle 6 ist
mit einem abnehmbaren Werkzeug versehen (nicht gezeigt). Durch Bewegen der
Hauptwelle 6 relativ zu den Richtungen der x-Achse, der
y-Achse und der z-Achse, während
die Hauptwelle 6 mit Hilfe eines Hauptwellenmotors (nicht
gezeigt) drehbar angetrieben wird, wird eine spezifizierte Werkstückbearbeitung
durchgeführt.
Ein Ankerblock 6 ist in einem Vorderabschnitt 2b des Betts 2 angeordnet
und fixiert. Eine ortsfeste Basis 8 ist auf diesem Ankerblock 7 fixiert,
und ein Bearbeitungstisch 9 ist auf der ortsfe sten Basis 8 über eine Rundschalteinrichtung 10 montiert.
Dieser Verarbeitungstisch 9 ist mit einem Werkstück (nicht
gezeigt) beladen.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist die Rundschalteinrichtung 1 mit
einem Drehantriebsmechanismus 13, um einen Drehschlitten 11,
der drehbar auf der ortsfesten Basis 8 vorgesehen ist,
in eine spezifizierte Drehschaltstellung anzutreiben, und mit einem Spannmechanismus 12 versehen,
um den Drehschlitten 11 in der Drehwinkellage fest zu spannen, und
der Bearbeitungstisch 9 ist auf dem Drehschlitten 11 montiert
und daran befestigt.
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Der
Drehschlitten 11 ist über
ein Lager (nicht gezeigt) drehbar auf der ortsfesten Basis 8 gelagert. Ein
oberer Umfangsabschnitt 8a der ortsfesten Basis 8 und
ein unterer Umfangsabschnitt 11a des Drehschlittens 11 überlappen
einander in eine Richtung senkrecht zu der Schaltachse A, und sie
sind umfangsmäßig mit
einem Dichtungsteil 15 zwischen dem oberen und dem unteren
Abschnitt 8a und 11a abgedichtet.
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Der
Spannmechanismus 12 ist innerhalb der stationärseitigen
Kupplung 20 angeordnet, die in Draufsicht ringförmig ist
und mit einem Bolzen 16 in der ortsfesten Basis 8 koaxial
mit der stationärseitigen
Kupplung befestigt und fixiert ist, und der Mechanismus ist mit
einer rotationsseitigen Kupplung 21, die in Draufsicht
ringförmig
ist und durch Bolzen auf der unteren Oberfläche des Drehschlittens 11 fixiert ist,
und mit einem Anschlußstück 22 versehen,
das in Draufsicht ringförmig
ist und gegenüberliegend
oberhalb der Kupplungen 20 und 21 angeordnet ist.
Das Anschlußstück 22 ist
gleitbar in der Richtung der Schaltachse A auf dem Drehschlitten 11 gelagert.
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Wie
in 2 gezeigt ist, steht in dem nicht-festgespannten
Zustand die rotationsseitige Kupplung 21 in Richtung auf
die Seite des Anschlußstücks 22,
um einen Abstand t in Bezug auf die stationärseitige Kupplung 20 vor.
Das heißt,
daß die
obere Endfläche
der rotationsseitigen Kupplung 21 in einer Position liegt,
die geringfügig
höher als
die obere Endfläche
des stationärseitigen
Kupplung 20 ist, und der Abstand t wird auf etwa 5 bis
15 μm eingestellt.
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Wie
in 3 gezeigt ist, sind die Kupplungen 20 und 21 so
eingestellt, daß sie
in derselben Höhenposition
in dem fest gespannten Zustand liegen. Das Maß der Bewegung während die
rotationsseitige Kupplung 21 durch das Anschlußstück 22 unter Druck
gesetzt wird, wird damit größer gemacht,
als der der stationärseitigen
Kupplung 20.
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Verzahnungen 20a und 21a sind
mit einer vorgegebenen Teilung in Umfangsrichtung auf den oberen
Oberflächen
der stationärseitigen
und rotationsseitigen Kupplungen 20 und 21 ausgebildet.
Darüber
hinaus ist eine Verzahnung 22 mit einer vorgegebenen Teilung
in Umfangsrichtung auf der unteren Oberfläche des Anschlußstücks 22 ausgebildet,
so daß sie
bei den Verzahnungen 20a und 21a eingriffsmäßig gegenüberliegt.
Dieses Anschlußstück 22 bewegt
sich zwischen der fest gespannten Position, in der es mit beiden
Verzahnungen 20a und 21a der stationärseitigen
und rotationsseitigen Kupplungen 20 und 21 in
Eingriff steht, und der nicht fest gespannten Position auf und ab,
in der der Eingriff freigegeben ist.
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Des
weiteren ist das Anschlußstück 22 gleitbar
in der Richtung der Achslinie A in einem zylindrischen Teil 25 eingesetzt,
der in Draufsicht ringförmig ist
und koaxial außerhalb
der Kupplungen angeordnet ist. Dieser zylindrische Teil 25 ist
auf dem Anschlußstück 22 und
der ortsfesten Basis 8 gelagert und darauf befestigt. Ein
stufenförmiger
Abschnitt 22b ist auf der äußeren Umfangswand des Anschlußstücks 22 ausgebildet,
und ein vorstehender, stufenförmiger
Abschnitt 25 ist auf der inneren Umfangswand des zylindrischen
Teils 25 ausgebildet. Ein Raum, der von diesen Teilen umgeben
wird, dient als Hydraulikkammer 26.
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Ein Öldurchgang 25a um
ein Hydraulik-Betätigungsströmungsmittel
und die Hydraulikkammer 26 zu liefern, ist in dem zylindrischen
Teil 25 ausgebildet, und eine Quelle für hydraulischen Druck (nicht
gezeigt) ist mit dem Strom aufliegenden Ende des Öldurchgangs 25b verbunden.
Es ist zu beachten, daß die
Bezugszahl 27 einen Dichtring bezeichnet, um die Leckage
von Hydraulikdruck aus der Hydraulikkammer 26 zu verhindern.
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Das
Anschlußstück 22 bewegt
sich nach unten, wenn die Hydraulikkammer 26 mit einem
Hydraulikdruck beaufschlagt wird, und seine Verzahnung 22 kommt
in Eingriff mit den Verzahnungen 20a und 21a der
stationärseitigen
und rotationsseitigen Kupplungen 20 und 21, um
diese unter Druck zu setzen. Durch diesen Vorgang wird die rotationsseitige Kupplung 21 mit
der stationärseitigen
Kupplung 20 fixiert, und der Bearbeitungstisch 9 wird
in einer vorgegebenen Drehwinkelposition fest gespannt, die entsprechend
den Teilungen der Verzahnungen 20a und 21a festgelegt
ist. Eine Feder 30 ist zwischen dem Anschlußstück 22 und
der stationärseitigen
Kupplung 20 vorgesehen, und das Anschlußstück 22 wird nach oben
(in der den Eingriff frei gebenden Richtung) durch einen Druck von
der Feder 30 gedrückt. Wenn
der Hydraulikdruck auf der Hydraulikkammer 26 entlastet
wird, wird das Anschlußstück 22 durch die
Federkraft der Feder 30 nach oben bewegt, und die Klemmwirkung
wird freigegeben.
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Der
Drehantriebsmechanismus 13 ist mit einem großen Stirnzahnrad 35,
das durch einen Bolzen 34 unter Zwischenschaltung eines
Drehlagerteils 33 auf der unteren Oberfläche der
rotationsseitigen Kupplung 21 befestigt und fixiert ist,
und mit einem kleinen Stirnzahnrad 36, das in das große Stirnzahnrad 35 eingreift,
und mit einem Servomotor 37 versehen, um das kleine Stirnzahnrad 36 dreh bar
anzutreiben. Die Drehung dieses Servomotors 37 wird von dem
kleinen Stirnzahnrad 36 auf das große Stirnzahnrad 35 und
die rotationsseitige Kupplung 21 und über die rotationsseitige Kupplung 21 an
den Drehschlitten 11 übertragen,
wodurch der Bearbeitungstisch 9 in die spezifizierte Drehwinkelposition
weiter geschaltet wird. Das große
Stirnzahnrad 35 kann geringfügig in der vertikalen Richtung
in Bezug auf das kleine Stirnzahnrad 36 bewegt werden.
Durch diese Anordnung kann das Maß der Abwärtsbewegung der rotationsseitigen
Kupplung 21 um den erwähnten
Betrag t aufgenommen werden.
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Eine
Anzahl von säulenförmigen Rollen 41 und 40 sind
zwischen der inneren Umfangsfläche
der statinärseitigen
Kupplung 20 und der äußeren Umfangsfläche der
rotationsseitigen Kupplung 21 angeordnet, so daß sie untere
und obere (erste und zweite) Rollenelementreihen L1 und L2 bilden.
Die untere Rollenelementreihe L1 liegt weiter weg von dem Eingriffsabschnitt
des Anschlußstücks 22 und
der rotationsseitigen und der stationärseitigen Kupplung 20 und 21 als
die obere Rollenelementreihe L2. Die Rollen 40 und 41 der
oberen und unteren Rollenelementreihen L2 und L1 sind sodann in
einem im Schnitt rhombus-förmigen
Raum untergebracht, der durch eine V-förmige Nut 20b, die
an der inneren Umfangsswand der stationärseitigen Kupplung 20 ausgebildet ist,
und eine V-förmige
Nut 21b definiert wird, die auf der äußeren Umfangswand der rotationsseitigen Kupplung 21 ausgebildet
ist.
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Die
Rollen 40 und 41 sind zueinander geneigt angeordnet,
so daß die
entsprechenden Rotationsachsen 40a und 41a einander
kreuzen oder sich beispielsweise unter rechten Winkeln kreuzen.
Der im Detail ist jede Rolle 40 der oberen Rollenelementreihe
L2 mit ihrer Rotationsachse 40a und einem Winkel von 45
Grad geneigt angeordnet, so daß die Achse
die Schaltachse A nach oben kreuzt, während jede Rolle 41 der
unteren Rollenelementreihe L1 mit ihrer Rotationsachse 41a und
einem Winkel von 45 Grad geneigt angeordnet ist, so daß die Achse
die Schaltachse A abwärts
kreuzt.
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Wenn
das Anschlußstück 22 in
einer oberen Position angeordnet ist und sich die rotationsseitige und
stationärseitige
Kupplungen 21 und 20 in dem nicht-festgespannten
Zustand befinden (siehe 2), ist ein kleiner Spalt „a" zwischen beiden Endoberflächen 40b und 41b in
der Richtung der Rotationsachsen 40a und 41a der
Rollen 40 und 41 und der V-förmigen Nuten 20b und 21b vorgesehen,
und ein Schmieröl
wird von dem Raum „a" zu der Gleitkontaktfläche der
Rollen zugeführt.
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In
dem erwähnten,
nicht-festgespannten Zustand ist sodann der Außendurchmesser von jeder der
Rollen 40 und 41 geringfügig oder konkret 5 μm größer ausgebildet
als der Abstand zwischen den Gleitkontaktflächen der V-förmigen Nuten 20b und 21b,
und Vorbelastungen f1 und f2 werden zwischen den Rollen 40 und 41 und
den Gleitkontaktflächen der
V-förmigen
Nuten 20b und 21b aufgebracht. Mehr im Einzelnen
wird die Vorbelastung f1 auf die Rolle 40 der oberen Rollenelementreihe
L2 in einer Richtung aufgebracht, in der die Vorbelastung sich reduziert,
wenn das Anschlußstück 22 in
die fest gespannte Position nach unten bewegt wird, während die
Vorbelastung f2 auf die Rolle 41 der unteren Rollenelementreihe
L1 in eine Richtung aufgebracht wird, in der die Vorbelastung größer wird,
wenn das Anschlußstück 22 in
die fest gespannte Position nach unten bewegt wird.
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Die
Arbeitsweise und Effekte des vorliegenden ersten Ausführungsbeispiels
werden als nächstes
beschrieben.
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Wenn
der Bearbeitungstisch 9 in einer neuen Winkelposition aus
dem fest gespannten Zustand in der spezifizierten Winkelposition
heraus weiter geschaltet und fest gespannt wird, wird der hydraulische
Druck der Hydraulikkammer 26 als erstes entlastet. Sodann
wird das Anschlußstück 22 durch
die Federkraft Feder 30 nach oben bewegt, um den Eingriff
zwischen der Verzahnung 22a des Anschlußstücks 22 und den Verzahnungen 20a und 21a von beiden
Kupplungen 20 und 21 freizugeben und damit in
den nicht-festgespannten Zustand einzutreten in dem nicht-festgespannten
Zustand werden die Vorbelastungen f1 und f2 auf die Rollen 40 und 41 aufgebracht.
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Der
Servomotor 37 dreht sich in dem nicht-festgespannten Zustand,
und diese Drehung wird von der rotationsseitigen Kupplung 21 auf
den Drehschlitten 11 über
die kleinen und großen
Stirnzahnräder 36 und 35 übertragen,
wodurch der Verarbeitungstisch 9 in die spezifizierte Winkelposition weiter
geschaltet wird. In diesem Fall kommt die rotationsseitige Kupplung 21 nicht
in Kontakt mit der ortsfesten Basis 8, und daher findet
kein Abrieb aufgrund eines Kontaktes mit der ortsfesten Basis 8 statt.
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Wenn
die rotationsseitige Kupplung 21 in die spezifizierte Winkelposition
weiter geschaltet ist, wird die Hydraulikdruckkammer 26 mit
hydraulischem Druck versorgt. Durch diesen Vorgang bewegt sich das
Anschlußstück 22 nach
unten, um die rotationsseitigen und stationärseitigen Kupplung 21 und 22 unter
Druck zu setzen, während
die Verzahnung 22a des Anschlußstücks 22 sowohl mit
der Verzahnung 21a der rotationsseitigen Kupplung 21 als
auch mit der Verzahnung 20a der stationärseitigen Kupplung 20 gebracht
werden, und damit wird die rotationsseitige Kupplung 21 in
der spezifizierten Winkelposition fixiert. Der Verarbeitungstisch 9 ist
somit in der spezifizierten Winkelposition festgespannt und die
Bearbeitung wird in diesem Zustand durchgeführt.
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Eine
Last von dem Bearbeitungstisch 9 und eine Spannkraft von
dem Anschlußstück 22,
die auf die rotationsseitige Kupplung 21 in diesem Bearbeitungszustand
ausgeübt
wird, werden nur auf der stationärseitigen
Kupplung 21 über
die Rollen 40 und 41 der oberen und unteren Rollenelementreihen
aufgenommen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, sind die Rollen 40 und 41, die
die obere und untere Rollenelementreihe bilden, zwischen der rotationsseitigen
Kupplung 21 und der stationärseitigen Kupplung 20 vorgesehen,
und die auf die rotationsseitige Kupplung 21 einwir kende Last
wird in dem nicht-festgespannten Zustand von den Rollen 40 und 41 der
oberen und unteren Rollenelementreihen aufgenommen. Daher kann die
Lagerungsfestigkeit der rotationsseitigen Kupplung 21 in dem
nicht-festgespannten Zustand verbessert werden.
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Bei
dem Festspannen wird die rotationsseitige Kupplung 21 wegen
der Größe des Vorsprungs
T mehr unter Druck gesetzt als die stationärseitige Kupplung 20,
wenn sich das Anschlustück 22 nach unten
bewegt. Durch diese Druckausübung
fällt die Vorbelastung
f1 der Rolle 40 der oberen Rollenelementreihe L2 ab, während die
Vorbelastung f2 der Rolle 41 in der unteren Rollenelementreihe
L1 größer wird.
Daher kann die Lagerungsfestigkeit gegen das Biegemoment, das während der
Bearbeitung in dem festgespannten Zustand wirkt, sichergestellt
werden. Das heißt,
daß die
Lagerungsfestigkeit gegenüber dem
Biegemoment proportional ist zu einem Abstand zwischen dem Anschlußstück 22 und
den Rollenelementreihen, auf die eine große Vorbelastung von dem Eingriffsabschnitt
der rotationsseitigen Kupplung 21 und der stationärseitigen
Kupplung 20 sichergestellt ist. Das vorliegende Ausführungsbeispiel
ist so strukturiert, daß eine
große
Vorbelastung f2' durch die
Rolle 41 der unteren Rollenelementreihe L1 ausgeübt wird,
die von dem Eingriffsabschnitt weiter entfernt liegt. Daher kann
die Festigkeit gegenüber
dem Biegemoment verbessert werden.
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Darüber hinaus
ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die rotationsseitige Kupplung 21 innerhalb koaxial mit
der stationärseitigen
Kupplung 20 angeordnet. Daher kann der Außendurchmesser
der stationärseitigen
Kupplung 20 vergrößert werden, und
die Lagerungsfestigkeit gegen die Klemmkraft kann um so viel verbessert
werden, wodurch als Konsequenz ermöglicht wird, die Lagerkraft
der rotationsseitigen Kupplung 21 zu verbessern.
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Des
weiteren ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die obere Endfläche der
rotationsseitigen Kupplung 21 in einer Position angeordnet, die
um den Abstand t höher
ist als die obere Endfläche
der stationärseitigen
Kupplung 20. Daher setzt das Anschlußstück 22 die rotationsseitige
Kupplung 21 mehr unter Druck als die stationärseitige
Kupplung 20, um eine größere Vorbelastung
auf die Rolle 21 auszuüben,
die die untere Rollenelementreihe L1 darstellt. Daher kann die Lagerungsfestigkeit
der rotationsseitigen Kupplung 21 in Zusammenwirkung mit
dem großen
Abstand von dem Eingriffsabschnitt zu der Rolle 41 verbessert
werden.
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Da
die Rollen 40 und 41 in zwei Reihen angeordnet
sind, können
die Rollendurchmesser kleiner gemacht werden als in dem herkömmlichen
Fall, wobei die Lagerungsfestigkeit sichergestellt ist, und dadurch
wird ermöglicht,
daß der
differenzielle Schlupffaktor reduziert wird, und es wird ermöglicht, daß der Reibungskoeffizient
reduziert wird.
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Es
ist möglich,
die rotationsseitige Kupplung 21, die als innerer Ring
der oberen und unteren Rollen 40 und 41 dient,
mit der stationärseitigen
Kupplung 20 zu integrieren, die als äußerer Ring dient. Wenn diese
Anordnung angenommen wird, können beide
Kupplungen 20 und 21 ein zusammenfallendes Achszentrum
haben, und der Zusammenbau kann leicht durchgeführt werden.
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Die 5 und 6 sind
Darstellungen, um das zweite Ausführungsbeispiel gemäß dem dritten Aspekt
der vorliegenden Erfindung zu erläutern, bei denen die gleichen
Bezugszahlen wie die, die in den 2 und 3 gezeigt
sind, die gleichen oder entsprechende Abschnitte bezeichnen.
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In
dem vorliegenden, zweiten Ausführungsbeispiel
ist die obere Rollenelementreihe (1a-te Rollenelementreihe) L2' aus einer Anzahl
von säulenförmigen Rollen 40' aufgebaut,
die unter einer Neigung angeordnet sind und eine Rotationsachse 40a' in einer ersten
Richtung haben, so daß die
Rollen die Schaltachse A unter einem Winkel von 45 Grad von der
Rollenelementreihe L2' nach
unten kreuzen.
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Sodann
ist die untere Rollenelementreihe (2a-te Rollenelementreihe) L1' ein sogenanntes Kreuzrollenlager,
in dem eine säulenförmige, erste Rolle 41', die eine Rotationsachse 41a' hat, die in derselben
Richtung wie die erste Richtung geneigt ist, und eine säulenförmige, zweite
Rolle 42, die eine Rotationsachse 42a in einer
zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung hat, abwechselnd
angeordnet sind.
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In
diesem Fall werden die Vorbelastungen f1' und f1" auf die Rolle 40' in der oberen
Rollenelementreihe L2' und
die erste Rolle 41' der
unteren Rollenelementreihe L1' in
einer Richtung ausgeübt,
in der die Vorbelastungen größer werden,
wenn das Anschlußstück 22 in
die festgespannte Position bewegt wird. Andererseits wird eine Vorbelastung
f2' auf die zweite
Rolle 42 der unteren Rollenelementreihe L1' in eine Richtung
ausgeübt,
in der die Vorbelastung abnimmt, wenn das Anschlußstück 22 in
die festgespannte Position bewegt wird. Die rotationsseitige Kupplung 21 wird
nur von der stationärseitigen
Kupplung 20 über
die oberen und unteren Rollenelementreihe L2' und L1' gelagert. In dem vorliegenden, zweiten
Ausführungsbeispiel
wird die rotationsseitige Kupplung 21 um den Betrag des
Vorsprungs t mehr unter Druck gesetzt als die stationärseitige
Kupplung 20, wenn sich das Anschlußstück 20 nach unten bewegt.
Mit dieser Druckbeaufschlagung wird die Vorbelastung f2' auf die zweite Rolle 42 der
unteren Rollenelementreihe L1' kleiner,
während
die Vorbelastung f1' auf
die Rolle 40' der
oberen Rollenelementreihe L2' und
die Vorbelastung f1' der
ersten Rolle 41' der
unteren Rollenelementreihe L2' größer wird. Daher
kann die Lagerungsfestigkeit in dem festgespannten Zustand der rotationsseitigen
Kupplung 21 sichergestellt werden. Wie oben beschrieben
wurde, wird gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
die untere Rollenelementreihe durch das Kreuzrollenlager bereitge stellt,
und die Vorbelastung f1' der
ersten Rolle 41' wird
größer, wenn
das Anschlußstück 22 sich
in die festgespannte Position bewegt. Bei dieser Anordnung kann
das Problem, daß die
Vorbelastung in dem festgespannten Zustand kleiner wird, vermieden
werden, und eine ausreichende Lagerungsfestigkeit kann sichergestellt
werden.
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In
dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist es auch möglich,
die unteren und oberen Rollenelementreihen L1' und L2' auszutauschen. Wenn diese Anordnung
angenommen wird, ist die Rollenelementreihe L2', die eine größere Vorbelastung hat, in der
Position angeordnet, die weiter von dem Eingriffsabschnitt in dem
festgespannten Zustand entfernt ist, und die Lagerungsfestigkeit
gegen das Biegemoment kann weiter verbessert werden.