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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schwenk- und Drehtischvorrichtung,
um eine Tischfläche
eines Drehtisches durch Drehen einer Drehtischvorrichtung schwenken
zu lassen, wobei der Drehtisch durch eine Tragbasis drehbar getragen
ist.
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Beschreibung anderer Bauformen
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Als
eine Schwenk- und Drehtischvorrichtung zum Neigen einer Tischfläche eines
Drehtisches durch Drehen einer Drehtischvorrichtung ist zum Beispiel
ein geneigter runder Schalttisch bekannt, der an einem Arbeitstisch
einer Werkzeugmaschine wie beispielsweise eines Bearbeitungszentrums
angebracht ist (siehe zum Beispiel Seite 4 und 1 der
offengelegten japanischen Patentveröffentlichung 2001-269829).
Mit diesem geneigten runden Schalttisch sind zwei Pendelwellen,
die horizontal von der Tragbasis der Drehtischvorrichtung vorstehen,
jeweils an zwei gegenüberliegenden
Säulen,
die an der Hauptkörperseite
vorgesehen sind, in einer solchen Weise getragen, dass die Pendelwellen
sich hin und her bewegen können.
Ein Schneckenrad ist an jeder Pendelwelle angebracht. Durch Steuern
eines an einer Schnecke, die mit dem Schneckenrad in Eingriff steht,
angebrachten Servomotors wird jede Pendelwelle gedreht, um die Drehtischvorrichtung
zu schwenken, wodurch eine geneigte Position des Drehtisches geschaltet
wird.
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In
letzter Zeit wurden mit der Entwicklung von elektronischen Hochleistungsgeräten ihre
verschiedenen Teile kleiner und von höherer Dichte, und Werkzeugmaschinen
oder dergleichen, die diese verschiedenen Teile bearbeiten, müssen ebenfalls
eine hohe Genauigkeit haben. So ist es schwierig geworden, solche
Anforderungen mit der Genauigkeit zu erfüllen, die durch herkömmliche
Werkzeuge realisiert werden kann. Insbesondere wird bei einem Gerät, das für eine fortlaufende
Bearbeitung von extrem komplizierten gekrümmten Oberflächen benutzt
wird, für
eine Schwenk- und Drehtischvorrichtung zum Beispiel selbst ein(e)
leichte(s) Exzentrizität
oder Spiel bei dem das Werkstück
haltenden Drehtisch sowie in einem Mechanismus zum Schwenken des
Drehtisches einen gewissen Bearbeitungsfehler in den bearbeiteten
Komponenten verursachen. Deshalb gibt es bei der Schwenk- und Drehtischvorrichtung,
die eine besonders hohe Prozessgenauigkeit erfordert, ein Problem,
dass zusätzlich
zu der Genauigkeit, mit welcher der Drehtisch geschaltet wird, für den Mechanismus,
der den Drehtisch schwenkt, ebenfalls eine hohe Schaltgenauigkeit
gewährleistet
werden muss.
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Lagerkonstruktionen
können
Hauptfaktoren sein, die es für
einen Drehtisch und einen Mechanismus zum Schwenken des Drehtisches
unmöglich machen,
einen passenden Genauigkeitsgrad zu gewährleisten. Einige der Gründe, warum
ein Lager, das einmal zusammengesetzt worden ist, einen späteren Abfall
der Genauigkeit verursacht, werden erläutert, wobei ein gewöhnliches
Wälzlager
als Beispiel genommen wird.
- 1: In manchen Fällen existiert
ein Spalt (d) zwischen der Außenfläche einer
Ausgangswelle (a) und einer Innenfläche einer inneren Laufbahn
(c) eines Lagers (b), mit dem die Außenumfangsfläche der
Ausgangswelle (a) in Kontakt steht. Wie in 12 veranschaulicht,
wird, obwohl die Außenfläche der
Ausgangswelle (a) und auch die Innenfläche der inneren Laufbahn (c)
des Lagers (b) beide in einer perfekt runden Form hergestellt sein
können,
falls das Endmaß des
Lagers (b) zu groß ist,
der Spalt (d) beim Zusammenbau des Lagers gebildet. Wegen dieses
Spalts (d) wird die Drehmittellinie (e) der Ausgangswelle (a), die
sich mit der durch den Nockenmechanismus erhaltenen Bewegung dreht,
zur Drehmittellinie (f) des Lagers (b) versetzt. Somit ist nicht
nur eine hohe Funktionsgenauigkeit nicht erreichbar, sondern auch
die Position des Spalts (d) ändert
sich aufgrund der Gewichtsverschiebung, wodurch ein Abrieb zwischen
der Ausgangswelle (a) und der inneren Laufbahn (c) verursacht wird
und eine verkürzte
Lebensdauer des Geräts
resultiert.
- 2: In manchen Fällen
hat die Außenfläche der Ausgangswelle
(a) keine perfekte runde Form. Um das oben bei 1 beschriebene Problem
zu vermeiden wird im Allgemeinen ein Presssitz verwendet. Wie in 13 dargestellt,
wird jedoch, falls die Außenfläche der
Ausgangswelle (a) keine runde Form hat und sogar eine leichte Vertiefung oder
einen Vorsprung hat, dann, selbst wenn die innere Laufbahn (c) des Lagers
(b) mit einer ausreichenden Genauigkeit geformt ist, wenn die innere
Laufbahn (c) mit der Ausgangswelle (a) zusammengebaut wird, die
Vertiefung oder der Vorsprung ähnlich
der Außenfläche der
Ausgangswelle (a) an der inneren Laufbahn (c) erscheinen, womit
sich eine Lagerlauffläche
(h), auf der sich die Wälzelemente
(g) drehen, verschlechtert. Wenn sich die Wälzelemente auf der Lagerlauffläche (h)
drehen, wird durch die Vertiefungen und die Vorsprünge der
Lagerlauffläche
(h) ein übermäßiger Druck
auf einige Teile der Lagerlauffläche
(h) ausgeübt,
wobei einige Wälzelemente
die Lauffläche
nicht kontaktieren, wodurch die Drehgenauigkeit der Wälzelemente
instabil und das Drehzentrum instabil wird. Als Ergebnis ist es
für das
Gerät schwierig,
mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu arbeiten. Außerdem verursacht der zwischen
den Wälzelementen
(g) und der Lauffläche
(h) ausgeübte übermäßige Druck
einen übermäßigen Verschleiß, der die
Lebensdauer des Geräts
verkürzt.
- 3: In manchen Fällen
kann die Innenfläche
der inneren Laufbahn (c) des Lagers (b) Vertiefungen oder Vorsprünge haben.
Wie in 14A, die eine Ansicht vor dem
Anbringen der Ausgangswelle (a) ist, und 14B,
die eine Ansicht nach dem Anbringen der Ausgangswelle (a) ist, dargestellt, werden,
falls es Vertiefungen und Vorsprünge
an der Innenfläche
der inneren Laufbahn (c) entsprechend einem von dem Muster für den oben
genannten Punkt 2 verschiedenen Muster gibt, dann, selbst wenn die
Außenform
der Ausgangswelle (a) ein perfekter Kreis ist, die vorstehenden Abschnitte
an der Innenfläche
der inneren Laufbahn (c) durch die Ausgangswelle (a) herausgedrückt, und
auf der anderen Seite davon werden vorstehende Abschnitte ebenfalls
an der Lauffläche
(h) der inneren Laufbahn (c) gebildet. Als Ergebnis erscheinen Vertiefungen
und Vorsprünge auf
der Lauffläche
(h) der inneren Laufbahn (c), was die gleichen Probleme wie in dem
oben genannten Punkt 2 verursacht.
- 4: In manchen Fällen
ist die Stirnfläche
(i) des Lagers (b) nicht in rechten Winkeln zur Ausgangswelle (a).
Wie in 15 dargestellt, stößt üblicherweise
ein Anschlagabschnitt (j) wie beispielsweise ein Flansch gegen die
Stirnfläche
(i) des Lagers (b), um das Lager (b) zu fixieren. Wenn das Lager
(b) gegen den Anschlagabschnitt (j) stößt, wird in Fällen, wo
es Bearbeitungsrückstände an dem
Anschlagabschnitt (j) gibt oder wo Staub und/oder Späne zwischen
dem Lager (b) und dem Anschlag abschnitt (j) sitzen, das Lager (b)
bezüglich
der Ausgangswelle (a) in einem geneigten Zustand fixiert. Der resultierende
Abfall der Funktionsgenauigkeit ist ähnlich der Situation in dem
obigen Punkt 1 und ist derart, dass das Drehzentrum (f) des Lagers
(b) bezüglich
des Drehzentrums (e) der Ausgangswelle (a) geneigt ist, und deshalb
kann eine stabile Drehung nicht erzielt werden. Diese Probleme treten
zwischen der Ausgangswelle (a) und der damit zusammengebauten inneren
Laufbahn (c) des Lagers (b) auf.
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Selbst
wenn hochgenaue Lager, die so im Handel erhältlich sind, verwendet werden,
ist es schwierig, eine hohe Schaltgenauigkeit der Tischfläche des
Drehtisches wegen verschiedener Faktoren zu gewährleisten. Aus diesem Grund
gab es einen Bedarf für
eine Technik, die eine hochgenaue Bearbeitung bezüglich eines
auf einem Drehtisch gehaltenen Werkstücks ermöglicht.
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Die
EP-A-1 216 788 offenbart eine Schwenk- und Drehtischvorrichtung
mit einer Drehtischvorrichtung mit einem Drehtisch und einer Tragbasis
zum drehbaren Tragen des Drehtisches, wobei die Tragbasis wenigstens
einen Wellenkörper
aufweist, der in einer Richtung senkrecht zu einer Drehachse des Drehtisches
vorgesehen ist; und einer Basis zum drehbaren Tragen der Drehtischvorrichtung
mittels des Wellenkörpers
als einer Drehwelle, wobei eine Tischfläche des Drehtisches geneigt
wird, indem die Drehtischvorrichtung gedreht wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht herkömmlicher Probleme gemacht,
und es ist eine Aufgabe davon, eine Schwenk- und Drehtischvorrichtung
vorzusehen, die beim Schalten des Winkels, mit dem eine Tischfläche eines
Drehtisches geneigt ist, eine hohe Genauigkeit gewährleisten
kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
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Andere
Merkmale der vorliegenden Erfindung als oben werden durch Lesen
der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen klar.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Um
ein weiteres Verständnis
der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile zu erleichtern, wird nun
Bezug genommen auf die folgende Beschreibung in Zusammenhang mit
den beiliegenden Zeichnungen. Darin zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Schwenk- und Drehtischvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Draufsicht der in 1 dargestellten Schwenk- und
Drehtischvorrichtung;
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3 eine
Vorderansicht der in 1 dargestellten Schwenk- und
Drehtischvorrichtung;
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4 eine
Querschnittsansicht von 2 entlang der Linie X-X;
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5 eine
Querschnittsansicht von 4 entlang der Linie Y-Y;
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6 eine
Querschnittsansicht von 4 entlang der Linie Z-Z;
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7 eine
detaillierte Querschnittsansicht des Kreuzwälzlagers des in 6 dargestellten
Lagerabschnitts;
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8 eine
detaillierte Querschnittsseitenansicht des Kreuzwälzlagers
des in 6 dargestellten Lagerabschnitts, außer dass
sie eine andere Position zu der in 7 dargestellten
zeigt;
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9A und 9B Darstellung
zum Erläutern
der Probleme des zusammengebauten Zustandes der Wälzelemente
und des Käfigs;
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10A und 10B Darstellungen
des Zustands, in dem die Wälzelemente
und der Käfig des
Lagerabschnitts von 6 zusammengebaut sind;
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11A und 11B schematische
Querschnittsseitenansichten von zwei verschiedenen Positionen zum
Erläutern
des Zustands, in dem die Wälz elemente
und der Käfig
des Lagerabschnitts von 6 zusammengebaut sind;
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12 eine
Darstellung, die eines der Probleme einer herkömmlichen Lagerkonstruktion
zeigt;
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13 eine
Darstellung, die ein weiteres Problem einer herkömmlichen Lagerkonstruktion zeigt;
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14A und 14B Darstellungen,
die ein noch weiteres Problem einer herkömmlichen Lagerkonstruktion
zeigen;
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15 eine
Darstellung, die ein zusätzliches Problem
einer herkömmlichen
Lagerkonstruktion zeigt;
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16 eine
Draufsicht der Schwenk- und Drehtischvorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
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17 eine
Vorderansicht der Schwenk- und Drehtischvorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel;
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18 eine
Querschnittsansicht von 16 entlang
der Linie X-X;
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19 eine
Querschnittsansicht von 18 entlang
der Linie Y-Y; und
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20 eine
Querschnittsansicht von 18 entlang
der Linie Z-Z.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Wenigstens
die folgenden Dinge werden durch die Beschreibung in der vorliegenden
Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen klar werden.
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Gemäß einer
Schwenk- und Drehtischvorrichtung, wie sie in Anspruch 1 definiert
ist, können Exzentrizität, Spiel
und dergleichen Probleme in einem Mechanismus zum Neigen der Drehtischvorrichtung
effektiv unterdrückt
werden, und deshalb kann eine hohe Schaltgenauigkeit für den Mechanismus zum
Neigen der Drehtischvorrichtung gewährleistet werden. Es wird daher
möglich,
das Werkstück
mit einer hohen Genauigkeit zu bearbeiten.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass die Schwenk- und Drehtischvorrichtung
weiter einen Eingangswellenkörper
zum Eingeben einer Kraft auf den Wellenkörper aufweist, wobei der Eingangswellenkörper eine
Nockenfläche
aufweist, deren Phase in der Axialrichtung des Eingangswellenkörpers verschoben wird,
wenn sich der Eingangswellenkörper
dreht; der Wellenkörper
mehrere Nockenstößel aufweist,
wobei die Nockenstößel in regelmäßigen Abständen am Außenumfang
des Wellenkörpers
in dessen Umfangsrichtung vorgesehen sind und die Nockenstößel in Kontakt
mit der Nockenfläche
des Eingangswellenkörpers
gesetzt sind, um mit diesem zu rollen; und eine Drehung des Eingangswellenkörpers die
mehreren Nockenstößel nacheinander
in die Nockenfläche eingreifen
lässt,
um die Drehtischvorrichtung drehen zu lassen.
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Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung kann der Wellenkörper mit
hoher Genauigkeit angetrieben werden, und deshalb ist eine hochexakte
Bearbeitung bezüglich
des Werkstücks
möglich.
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Weiter
ist es bevorzugt, dass der Drehtisch einen Wellenabschnitt als ein
Drehzentrum des Drehtisches aufweist; eine dritte V-förmige Nut
direkt in dem Wellenabschnitt entlang seiner Drehrichtung ausgebildet
ist; die Tragbasis eine vierte V-förmige Nut
gegenüber
der dritten V-förmigen
Nut aufweist; und ein Kreuzwälzlager
aufgebaut ist durch Vorsehen mehrerer Wälzkörper zwischen dem Wellenabschnitt
und der Tragbasis, wobei die Wälzkörper in Kontakt
mit der dritten V-förmigen
Nut und der vierten V-förmigen
Nut platziert sind und zwischen dem Wellenabschnitt und der Tragbasis
rollen können,
und Anordnen einer Wälzachse
eines Wälzkörpers aus den
Wälzkörpern senkrecht
zu einer Wälzachse
eines benachbarten Wälzkörpers.
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Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung können Exzentrizität, Spiel
und dergleichen Probleme in einem Mechanismus zum Drehen der Drehtischvorrichtung
effektiv unterdrückt werden,
und deshalb kann für
den Mechanismus zum Drehen der Drehtischvorrichtung eine hohe Schaltgenauigkeit
gewährleistet
werden. So wird es möglich,
das Werkstück
mit höherer
Genauigkeit zu bearbeiten.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass einer des wenigstens einen Wellenkörpers an
der Tragbasis auf einer Seite der Drehtischvorrichtung vorgesehen
ist und ein anderer des wenigstens einen Wellenkörpers an der Tragbasis auf
der anderen Seite der Drehtischvorrichtung vorgesehen ist; die erste
V-förmige Nut
direkt in dem auf der einen Seite vorgesehenen Wellenkörper ausgebildet
ist; eine fünfte
V-förmige Nut
direkt in dem auf der anderen Seite vorgesehenen Wellenkörper ausgebildet
ist; und die Basis eine sechste V-förmige Nut gegenüber der
fünften
V-förmigen
Nut aufweist.
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Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung können beide Seiten der Drehtischvorrichtung
mit hoher Genauigkeit getragen werden, und deshalb kann die Drehgenauigkeit
der Drehtischvorrichtung erhöht
werden.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass der Drehtisch einen Haltemechanismus zum
Halten eines Werkstücks
aufweist; und das durch den Haltemechanismus gehaltene Werkstück geschwenkt
und gedreht wird, indem der Drehtisch gedreht wird und die Tischfläche des
Drehtisches durch Drehen der Drehtischvorrichtung geneigt wird.
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Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung kann das durch den Haltemechanismus
gehaltene Werkstück
mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass der Eingangswellenkörper durch einen Motor angetrieben
wird.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass der Motor so angeordnet ist, dass er von
außerhalb
der Basis nicht gesehen werden kann.
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Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung kann, da der Motor so
angeordnet ist, dass er von außerhalb
der Basis nicht gesehen werden kann, der durch an dem Motor anhaftenden Staub
und dergleichen verursachte Abfall der Drehgenauigkeit unterdrückt werden.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass die Kraft des Motors auf den Eingangswellenkörper durch
ein Zahnräderwerk übertragen
wird; und das Zahnräderwerk
so angeordnet ist, dass es von außerhalb der Basis nicht gesehen
werden kann.
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Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung kann, da das Zahnräderwerk
so angeordnet ist, dass es von außerhalb der Basis nicht gesehen
werden kann, der durch an dem Zahnräderwerk anhaftenden Staub und
dergleichen verursachte Abfall der Drehgenauigkeit unterdrückt werden. Ferner
wird die Kraft des Motors auf die Eingangswelle durch das Zahnräderwerk übertragen,
sodass es durch Verändern
des Achsverhältnisses
durch das Zahnräderwerk
möglich
wird, das Drehmoment des Motors einfach zu erhöhen oder die Drehzahl einfach auf
einen passenden Wert einzustellen. Ferner gibt es durch Verwenden
des Zahnräderwerks
einen Vorteil, dass eine Beschränkung
der Anordnung des Motors verringert wird.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass die Kraft des Motors auf den Eingangswellenkörper ohne
ein Zahnräderwerk übertragen
wird. Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung kann die Vorrichtung miniaturisiert
werden. Da das Zahnräderwerk
unnötig
wird, kann weiter die Anzahl von Bauteilen verringert werden. Ferner
treten die Zahnräderwerken
eigenen Probleme, wie beispielsweise eine verringerte Genauigkeit
aufgrund Spiel oder eine verringerte Genauigkeit aufgrund einer
Verwerfung in dem Zahnräderwerk
selbst, nicht auf und deshalb wird die Positioniergenauigkeit erhöht.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass die Schwenk- und Drehtischvorrichtung ferner
eine Antriebswelle zum Eingeben einer Kraft auf den Wellenabschnitt aufweist,
wobei die Antriebswelle eine Nockenfläche besitzt, deren Phase in
der axialen Richtung der Antriebswelle verschoben wird, wenn sich
die Antriebswelle dreht; der Wellenabschnitt mehrere Nockenstößel aufweist,
wobei die Nockenstößel in regelmäßigen Abständen am
Außenumfang
des Wellenabschnitts in seiner Umfangsrichtung vorgesehen sind und
die Nockenstößel in Kontakt
mit der Nockenfläche
der Antriebswelle gesetzt sind, um mit dieser zu rollen; und eine
Drehung der Antriebswelle die mehreren Nockenstößel nacheinander in die Nockenfläche eingreifen
lässt,
um den Drehtisch drehen zu lassen.
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Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung kann der Wellenabschnitt
mit hoher Genauigkeit angetrieben werden, und deshalb ist eine Bearbeitung
des Werkstücks
mit einer höheren Genauigkeit
möglich.
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Weiter
ist es bevorzugt, dass die Antriebswelle durch einen zweiten Motor
angetrieben wird.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass der zweite Motor so angeordnet ist, dass
er von außerhalb
der Tragbasis nicht gesehen werden kann.
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Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung ist der zweite Motor so
angeordnet, dass er von außerhalb
der Tragbasis nicht gesehen werden kann, und deshalb kann ein Abfall
der Drehgenauigkeit aufgrund an dem zweiten Motor anhaftendem Staub
und dergleichen unterdrückt
werden.
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Weiter
ist es bevorzugt, dass die Kraft des zweiten Motors auf die Antriebswelle
durch ein Zahnräderwerk übertragen
wird; und das Zahnräderwerk so
angeordnet ist, dass es von außerhalb
der Tragbasis nicht gesehen werden kann.
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Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung kann, da das Zahnräderwerk
so angeordnet ist, dass es von außerhalb der Tragbasis nicht
gesehen werden kann, der durch an dem Zahnräderwerk anhaftenden Staub und
dergleichen verursachte Abfall der Drehgenauigkeit unterdrückt werden.
Weiter wird die Kraft des zweiten Motors auf die Antriebswelle durch
das Zahnräderwerk übertragen, sodass
durch Verändern
des Achsverhältnisses durch
das Zahnräderwerk
es möglich
wird, das Drehmoment des zweiten Motors einfach zu erhöhen oder die
Drehzahl einfach auf einen passenden Wert einzustellen. Weiter gibt
es durch Verwenden des Zahnräderwerks
einen Vorteil, dass eine Beschränkung der
Anordnung des zweiten Motors verringert werden kann.
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Weiter
ist es bevorzugt, dass die Kraft des zweiten Motors auf die Antriebswelle
ohne Verwendung eines Zahnräderwerks übertragen
wird.
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Gemäß einer
solchen Schwenk- und Drehtischvorrichtung kann die Drehtischvorrichtung
miniaturisiert werden. Da das Zahnräderwerk unnötig wird, kann ferner die Anzahl
von Bauteilen verringert werden. Weiter wird die Drehtischvorrichtung
im Gewicht reduziert, und deshalb kann auch die Ausgangsleistung
der Kraftquelle zum Antreiben der Drehtischvorrichtung reduziert
werden. Weiter treten die Zahnräderwerken
eigenen Probleme, wie beispielsweise eine verringerte Genauigkeit
aufgrund eines Spiels oder eine verringerte Genauigkeit aufgrund
einer Verwerfung im Zahnräderwerk
selbst, nicht auf, und deshalb wird eine Positioniergenauigkeit
erhöht.
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Gemäß einer
Schwenk- und Drehtischvorrichtung der vorliegenden Erfindung können Exzentrizität, Spiel
und dergleichen Probleme in dem Mechanismus zum Neigen der Drehtischvorrichtung
effektiv unterdrückt
werden, und deshalb kann eine hohe Schaltgenauigkeit des Mechanismus
zum Neigen der Drehtischvorrichtung sichergestellt werden. Somit
wird es möglich,
das Werkstück
mit einer hohen Genauigkeit zu bearbeiten.
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Weiter
ist die erste V-förmige
Nut, mit welcher die Wälzkörper in
Kontakt stehen und in welcher sie rollen, des zwischen der Basis
und dem Wellenkörper,
der als Drehwelle zum Neigen der Drehtischvorrichtung dient, konstruierten
Kreuzwälzlagers
direkt in dem Wellenkörper
ausgebildet. Deshalb kann die erste V-förmige Nut gleichzeitig mit
dem Bearbeiten des Wellenkörpers
gebildet werden. Das heißt, beim
Bearbeiten der ersten V-förmigen
Nut kann die Nut ohne Herausnehmen des Wellenkörpers bearbeitet werden, und
deshalb können
die Drehachse des Wellenkörpers
und die Mittelachse der ersten V-förmigen Nut zusammen passend
gemacht werden, wodurch eine falsche Positionsausrichtung beinahe
vollständig
eliminiert wird. Somit ist es beim Zusammenbauen eines herkömmlichen,
im Handel erhältlichen
Lagers möglich,
Probleme wie beispielsweise einen Abfall der Genauigkeit aufgrund
des Zusammenbaus des Lagers, der zum Beispiel durch eine Exzentrizität des in
den zwei Elementen vorgesehenen Lagerbefestigungsabschnitts verursacht wird,
und einen Abfall in der Bewegungsgenauigkeit aufgrund einer Verwerfung
in dem Pfad der Wälzkörper, durch
Vorsprünge
und Vertiefungen im Innenring verursacht wird, usw., zu beseitigen.
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Wie
oben beschrieben, ist in der vorliegenden Erfindung ein Kreuzwälzlager
in der Schwenk- und Drehtischvorrichtung angewendet, das für eine Bearbeitung
benutzt wird, die eine extrem hohe Bearbeitungsgenauigkeit erfordert.
Weiter ist die V-förmige Nut,
die das Kreuzwälzlager
bildet, direkt in dem Wellenkörper
ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, alle Gründe einer
Verschlechterung der Genauigkeit, die man bei herkömmlichen
Lagerkonstruktionen findet, zu beseitigen und daher wird es möglich, eine
Schwenk- und Drehtischvorrichtung mit einer extrem hohen Genauigkeit
beim Einstellen eines Neigungswinkels vorzusehen.
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Weiter
kann die Schwenk- und Drehtischvorrichtung so ausgebildet sein,
dass die Drehung eines Eingangswellenkörpers mit einer Nockenfläche, deren
Phase in der Axialrichtung des Eingangswellenkörpers mit dessen Drehung verschoben
wird, mehrere Nockenstößel nacheinander
in die Nockenfläche eingreifen
und drehen lässt.
Auf diese Weise ist es möglich,
den Neigungswinkel des Drehtisches mit einer hohen Genauigkeit zu
positionieren.
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Bevorzugter
wird in der Schwenk- und Drehtischvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Kreuzwälzlager
auch in dem Drehmechanismus der Drehtischvorrichtung angewendet.
Demgemäß wird es
möglich,
eine Schwenk- und Drehtischvorrichtung vorzusehen, die eine Drehtischvorrichtung mit
einer extrem hohen Bewegungsgenauigkeit aufweist. Das heißt, indem
bewirkt wird, dass die Drehtischvorrichtung eine hohe Bewegungsgenauigkeit besitzt,
um mittels des Pendelmechanismus zu pendeln, der eine Positionierung
mit hoher Winkelgenauigkeit durchführen kann, ist es möglich, glatte
und kontinuierliche Kurven einfach zu bearbeiten, und es wird für die Vorrichtung
möglich,
eine überragende Leistung
zu erzielen.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Nachfolgend
wird das erste Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen
erläutert. 1 bis 6 zeigen
ein Ausführungsbeispiel einer
Schwenk- und Drehtischvorrichtung der vorliegenden Erfindung. 1 ist
eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels der Schwenk-
und Drehtischvorrichtung der vorliegenden Erfindung, 2 ist
eine Draufsicht der in 1 dargestellten Schwenk- und
Drehtischvorrichtung, 3 ist eine Vorderansicht der
in 1 dargestellten Schwenk- und Drehtischvorrichtung, 4 ist
eine Querschnittsansicht von 2 entlang
der Linie X-X, 5 ist eine Querschnittsansicht
von 4 entlang der Linie Y-Y, und 6 ist
eine Querschnittsansicht von 4 entlang
der Linie Z-Z.
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Die
Schwenk- und Drehtischvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels
weist zum Beispiel auf: eine Drehtischvorrichtung 10, die
einen Drehtisch 12 als einen Drehtisch, der dreht, während er
ein Werkstück
hält, das
durch zum Beispiel ein dreidimensionales Bearbeitungszentrum bearbeitet
wird, und eine Tragbasis 14, die den Drehtisch 12 drehbar
trägt,
aufweist; und eine Basis 18, die die Tragbasis 14 drehbar
trägt,
um die Drehtischvorrichtung 10 hin und her bewegen zu lassen.
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Wie
oben beschrieben, weist die Drehtischvorrichtung 10 den
Drehtisch 12, der das Werkstück hält, und die Tragbasis 14,
die den Drehtisch 12 drehbar trägt, auf. Wie in 2 dargestellt,
ist eine Oberseite des Drehtisches 12, d.h. eine Tischfläche 12b, mit
Gleitnuten 12a zum Verschieben eines Blocks, der ein Spannfutter
zum Halten des Werkstücks
bildet, versehen. Diese Gleitnuten 12a sind von der Mitte
des Drehtisches 12 aus radial vorgesehen. Kreuzwälzlager 30 werden
als Lager für
diesen Drehtisch 12 und die Tragbasis 14 benutzt.
Einzelheiten des Kreuzwälzlagers
werden später
beschrieben. Man beachte, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Gleitnuten 12a (und
Spannfutter) einen Haltemechanismus zum Halten des Werkstücks bilden.
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Ein
Revolverkopf 9, der einen Wellenabschnitt bildet, der als
eine Drehwelle dient, ist unter einer Unterseite des Drehtisches 12 vorgesehen.
Am unteren Abschnitt der Außenumfangsfläche des
Revolverkopfes 9 sind mehrere Nockenstößel 8 vorgesehen,
die in regelmäßigen Abständen entlang
der Umfangsrichtung des Revolverkopfes 9 angeordnet sind.
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Eine
Antriebswelle 44 zum Eingeben einer Antriebskraft auf den
Drehtisch 12 ist drehbar an der Tragbasis 14 durch
ein Paar Lagerelemente 46 gehalten. Diese Antriebswelle 44 ist
mit einem Wälzwagennocken 48 versehen,
der als ein Nocken dient. Dieser Wälzwagennocken 48 hat
eine Nockenfläche 48a,
deren Phase in der axialen Richtung verschoben wird, wenn sich die
Antriebswelle 44 dreht, und diese Nockenfläche 48a und
die Nockenstößel 8 des Revolverkopfes 9 stehen
miteinander in Eingriff. Hierbei wird als Wälzwagennockenmechanismus ein Globoidnocken
verwendet, der nicht nur, wenn er angehalten ist, sondern auch wenn
er schaltet, kein Spiel verursacht. Ein Loch 40 in der
Tragbasis 14 ist mit Öl
zum Schmieren des Wälzwagennockens 48 und
der Nockenstößel 8 versehen.
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Wenn
eine Kraft eines Motors 19 auf die Antriebswelle 44 über Zahnräderwerke 15, 17 übertragen
wird, dreht sich die Antriebswelle 44 relativ zur Tragbasis 14.
Wenn sich die Antriebswelle 44 dreht, dreht sich auch der
Wälzwagennocken 48,
und die Nockenstößel 8,
die mit dem Wälzwagennocken 48 in
Eingriff stehen, greifen nacheinander in die Nockenfläche 48a ein.
Die Drehantriebskraft wird so auf den Drehtisch 12 übertragen,
und der Drehtisch 12 dreht sich um die Drehachse des Revolverkopfes 9. Man
beachte, dass der Motor 19 und die Zahnräderwerke 15, 17 so
angeordnet sind, dass sie von außerhalb der Tragbasis 14 nicht
gesehen werden können.
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Die
Tragbasis 14 hat in Draufsicht eine rechteckige Form. Ein
zylindrischer Pendelrevolverkopf 20, der einen Wellenkörper bildet,
der als die Drehwelle dient, ragt von der Oberfläche jeder abgewandten Seite
der Tragbasis 14 vor. Diese zwei Pendelrevolverköpfe 20 sind
so angeordnet, dass die Achse eines der Revolverköpfe auf
der gleichen Linie wie die Achse des anderen Revolverkopfes liegt,
und sie sind in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Drehtisches 12 vorgesehen.
Diese Pendelrevolverköpfe 20 sind
durch die Basis 18 getragen, und die Drehtischvorrichtung 10 bewegt
sich mittels der Pendelrevolverköpfe 20 als
Wellen für
die Pendelbewegung hin und her.
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Die
Basis 18 weist einen unter der Drehtischvorrichtung 2 positionierten
Basisabschnitt 18b und zwei Vorrichtungsstützabschnitte 18a,
die an dem Basisabschnitt 18b vorgesehen sind, auf. Die
zwei Vorrichtungsstützabschnitte 18a sind
an den Seiten der Pendelrevolverköpfe 20 so angeordnet,
dass sie die Drehtischvorrichtung 10 zwischen sich aufnehmen.
In der Drehtischvorrichtung 10, die zwischen den Vorrichtungsstützabschnitten 18a angeordnet ist,
sind die Pendelrevolverköpfe 20 zwischen
den Vorrichtungsstützabschnitten 18a drehbar
gehalten und werden hin und her bewegt, um die Tischfläche 12b zu
neigen. Ferner ist der Basisabschnitt 18b zwischen den
zwei Vorrichtungsstützabschnitten 18a mit einem
vertieften Abschnitt 18c an seiner Oberseite ausgebildet,
sodass der untere Teil der Tragbasis 14 nicht mit dem Basisabschnitt 18b in
Kontakt kommt, wenn sich die Drehtischvorrichtung 10 hin
und her bewegt.
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Eine
Eingangswelle 45, die als ein Eingangswellenkörper zum
Eingeben einer Antriebskraft dient, um die Drehtischvorrichtung 10 hin
und her bewegen zu lassen, ist relativ zur Basis 18 durch
ein Paar Lagerelemente 49 drehbar gehalten. Diese Eingangswelle 45 ist
mit einem Wälzwagennocken 50 versehen,
der als ein Nocken dient. Dieser Wälzwagennocken 50 hat
eine Nockenfläche 50a,
deren Phase in der axialen Richtung verschoben wird, wenn sich die Eingangswelle 45 dreht,
und die Nockenfläche 50a und
diese Nockenstößel 24 des
Pendelrevolverkopfes 20 stehen miteinander in Eingriff.
Hierbei wird als Wälzwagennockenmechanismus
ein Globoidnocken verwendet, der nicht nur, wenn er angehalten ist,
sondern auch wenn der schaltet, kein Spiel verursacht.
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Ein
Loch 51 in jedem Vorrichtungsstützabschnitt 18a der
Basis 18 ist mit Öl
zum Schmieren des Wälzwagennockens 50 und
der Nockenstößel 24 versehen.
Es wird zum Beispiel durch ein Dichtungselement 47 verhindert,
dass dieses Öl
aus der Basis 18 austritt.
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Wenn
eine Kraft eines Motors 16 über Zahnräderwerke 3, 4, 5 auf
die Eingangswelle 45 übertragen
wird, dreht sich die Eingangswelle 45 relativ zur Basis 18.
Wenn sich die Eingangswelle 45 dreht, dreht sich auch der
Wälzwagennocken 50,
und die Nockenstößel 24,
die mit dem Wälzwagennocken 50 in
Eingriff stehen, greifen nacheinander in die Nockenfläche 50a ein.
Die Drehantriebskraft wird auf die Drehtischvorrichtung 10 übertragen,
und die Drehtischvorrichtung 10 dreht sich um die Achse
des Pendelrevolverkopfes 20. Man beachte, dass der Motor 19 und
die Zahnräderwerke 3, 4, 5 so
angeordnet sind, dass sie von außerhalb der Basis 18 nicht
gesehen werden können.
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Im
Allgemeinen benutzt das oben beschriebene Kreuzwälzlager hauptsächlich mehrere
Wälzkörper. Diese
Wälzkörper sind
in einer zylindrischen Form oder als „Wälzelemente" ausgebildet (nachfolgend einfach als „Wälzelemente" bezeichnet).
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Jede
ihrer axialen Wälzzentren
(oder „Drehachsen") ist in einer bestimmten
Richtung ausgerichtet. Die Wälzelemente
sind in der Umfangsrichtung eines Ringspalts, der zwischen einem
Drehwellenkörper
und einem Stützkörper zum
Halten des Drehwellenkörpers
gebildet ist, gleichmäßig beabstandet und
angeordnet. Die Wälzelemente
rollen zum Beispiel zwischen einer inneren Laufbahn des an dem inneren
Drehwellenkörper
installierten Innenrings und einer äußeren Laufbahn eines an dem äußeren Stützkörper installierten
Außenrings.
In Fällen,
in denen der Drehwellenkörper
außen
angeordnet ist und das Stützteil
auf der Innenseite angeordnet ist, ist der Innenring an dem Stützkörper installiert
und der Außenring
ist an der Drehwelle installiert. Insbesondere in einem Kreuzwälzlager
ist die Drehachse jedes der Wälzelemente
so angeordnet, dass sie in einem Winkel zur Drehachse des Drehwellenkörpers geneigt ist,
und auch die Richtungen der Drehachsen benachbarter Wälzelemente
sind so angeordnet, dass sie in entgegengesetzte Richtungen geneigt
sind. Ein Käfig
ist zwischen dem Drehwellenkörper
und dem Stützkörper vorgesehen,
um die Wälzelemente
dazwischen zu halten. Die Grundkonstruktion eines Kreuzwälzlagers
ist in der Technik wohlbekannt.
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Die
Schwenk- und Drehtischvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels
benutzt Kreuzwälzlager für sowohl
den Drehmechanismus des Drehtisches 12 als auch den Pendelmechanismus
der Drehtischvorrichtung 10, und da die Konstruktionen
der Lager im Wesentlichen gleich sind, wird nur das Kreuzwälzlager 31 des
Pendelmechanismus der Drehtischvorrichtung 10 als ein Beispiel
Bezug nehmend auf 5 und 7 bis 11A und 11B beschrieben.
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7 ist
eine detaillierte Querschnittsseitenansicht des Kreuzwälzlagers
des Lagerabschnitts des Pendelmechanismus der Drehtischvorrichtung, 8 ist
eine detaillierte Querschnittsseitenansicht des Kreuzwälzlagers
des gleichen Lagerabschnitts, die eine andere Position als jene
von 7 zeigt, 9A und 9B sind
Darstellungen zum Erläutern
der Probleme des zusammengebauten Zustands der Wälzelemente und des Käfigs, 10A und 10B sind
Darstellungen des Zustandes, in dem die Wälzelemente und der Käfig des
Lagerabschnitts zusammengebaut sind, und 11A und 11B sind schematische Querschnittsseitenansichten
von zwei verschiedenen Positionen zum Erläutern des Zustandes, in dem
die Wälzelemente
und der Käfig
des Lagerabschnitts zusammengebaut sind.
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Jeder
Pendelrevolverkopf 20 ist durch die Basis 18 gehalten.
Die Basis 18 ist durch den Vorrichtungsstützabschnitt 18a,
der ein Loch 51 zum Einsetzen des Pendelrevolverkopfes 20 aufweist,
und eine Ringanordnung 7, die an dem Vorrichtungsstützabschnitt 18a befestigt
ist und die etwas von einer Umfangsfläche 20a des Pendelrevolverkopfes 20 beabstandet
angeordnet ist, aufgebaut. Die Ringanordnung 7 ist aus
einem an der Außenseite
positionierten Außenringelement 7a und
einem an der Innenseite positionierten Innenringelement 7b aufgebaut,
die beide innerhalb des Vorrichtungsstützabschnitts 18a angeordnet
sind. Die Kante jedes des Außenringelements 7a und
des Innenringelements 7b, die auf der Seite des Pendelrevolverkopfes 20 und
auf der Seite der Oberfläche,
an der sich beide Elemente 7a, 7b gegenüberliegen,
angeordnet ist, ist entlang des gesamten Umfangs jeder Kante mit
45° abgefast.
Das Außenringelement 7a und
das Innenringelement 7b sind durch eine Schraube 36 mit
einem kleinen Spalt zwischen sich befestigt. Die abgefasten Abschnitte beider
Elemente bilden eine zweite V-förmige
Nut 32, die zum Pendelrevolverkopf 20 offen ist.
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Ferner
hat der Pendelrevolverkopf 20 in einer Position gegenüber der
zweiten V-förmigen Nut 32 der
an dem Vorrichtungsstützabschnitt 18a befestigten
Ringanordnung 7 eine erste V-förmige Nut 34, die
zur Ringanordnung 7 offen ist und die entlang des gesamten
Umfangs des Revolverkopfes 20 ausgebildet ist.
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Man
beachte, dass der Pendelrevolverkopf 20, der als Wellenkörper dient,
auf beiden Seiten der Drehtischvorrichtung 10 vorgesehen
ist. Die erste V-förmige
Nut 34 ist direkt in dem auf einer Seite der Vorrichtung 10 angeordneten
Pendelrevolverkopf 20 ausgebildet. Eine fünfte V-förmige Nut
ist direkt in dem Pendelrevolverkopf 20 auf der anderen
Seite der Vorrichtung 20 ausgebildet, und die Basis 18 hat eine
sechste V-förmige
Nut gegenüber
der fünften V-förmigen Nut.
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Zwischen
der ersten V-förmigen
Nut 34 des Pendelrevolverkopfes 20 und der zweiten
V-förmigen Nut 32 der
Ringanordnung 7 sind mehrere zylindrische Wälzelemente 26 vorgesehen.
Jedes Wälzelement 26 hat
eine zylindrische Lagerfläche 21 und
ein Paar flacher Stirnseiten 22, die an beiden Enden der Lagerfläche 21 angeordnet
sind. Die Wälzelemente sind
entlang der Umfangsrichtung des Pendel revolverkopfes 20 in
regelmäßigen Abständen angeordnet.
Die Wälzelemente 26 sind
in Kontakt sowohl mit einer inneren Laufbahn 25, die in
dem inneren Pendelrevolverkopf 20 ausgebildet ist und die
die erste V-förmige
Nut 34 bildet, und einer äußeren Laufbahn 27,
die die zweite V-förmige
Nut 32 in der an dem Vorrichtungsstützabschnitt 18a installierten
Ringanordnung 7 bildet, um den Umfang des Pendelrevolverkopfes 20 zu
umgeben, in Kontakt gesetzt, und die Wälzelemente 26 rollen
zwischen der inneren Laufbahn 25 und der äußeren Laufbahn 27.
Außerdem
ist die Drehachse x1 des Wälzelements 26 so
angeordnet, dass sie zu einer Drehachse x2 des Pendelrevolverkopfes 20 geneigt
ist. Ferner ist, wie in 7 und 8 dargestellt,
die Drehachse x1 eines bestimmten Wälzelements 26 in einer
Richtung senkrecht zur Drehachse x1 eines benachbarten Wälzelements 26 geneigt.
Außerdem
ist ein ringförmiger
Raum zwischen dem Pendelrevolverkopf 20 und der an dem Vorrichtungsstützabschnitt 18a vorgesehenen
Ringanordnung 7 vorgesehen. Ein dünner, zylindrisch geformter
Käfig 28,
der dem Halten der Wälzelemente 26 dient,
ist in diesem Raum in der Umfangsrichtung davon eingebaut. Mehrere
Taschenöffnungen 29 sind
in einer Umfangsfläche
des Käfigs 28 ausgebildet.
Die Taschenöffnungen 29 sind
entsprechend der Anordnung der Wälzelemente 26 beabstandet
und dienen dem einzelnen Einpassen der Wälzelemente 26.
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Genauer
hat der Pendelrevolverkopf 20 (der als ein Wellenkörper dient)
Nockenstößel 24,
die den Nockenmechanismus bilden, wenn sie mit dem Wälzwagennocken 50 in
Eingriff stehen. Die Nockenstößel 24 sind
in der axialen Richtung im Wesentlichen in der Mitte des Pendelrevolverkopfes 20 und
in der Umfangsrichtung davon (d.h. einer Drehrichtung) in passenden
Abständen
vorgesehen. Die Ringanordnung 7 ist durch ein Außenringelement 7a und
ein Innenringelement 7b, das von dem Außenringelement 7a etwas
beabstandet angeordnet ist, aufgebaut. Das Außenringelement 7a ist
an dem Vorrichtungsstützabschnitt 18a durch
Einheitsbefestigungsschrauben 35 durch einen an der Außenumfangsfläche des
Außenringelements 7a vorgesehenen
Flanschabschnitt 6 befestigt. Das Innenringelement 7b ist an
dem Außenringelement 7a durch
Montageschrauben 36 befestigt.
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Die äußere Laufbahn 27 ist
an der Innenumfangsseite der Oberfläche, an der das Außenringelement 7a und
das Innenringelement 7b einander gegenüberliegen, in der Umfangsrichtung
davon ausgebildet. Die äußere Laufbahn 27 hat
einen V-förmigen Querschnitt
und kontaktiert entweder in einer rollenden Weise die Lagerfläche 21 jedes
der Wälzelemente 26,
die so angeordnet ist, dass sie zur Drehachse x2 des Pendelrevolverkopfes 20 geneigt
ist, oder liegt der Stirnfläche 22 jedes
Wälzelements 26 mit
einem kleinen Abstand davon gegenüber. Die äußere Laufbahn 27 führt so die
Wälzbewegung
der Wälzelemente 26 von
außen.
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Andererseits
ist die ringförmige
innere Laufbahn 25 an der Außenumfangsfläche des
Pendelrevolverkopfes 20, die der äußeren Laufbahn 27 der Ringanordnung 7 gegenüberliegt,
in deren Umfangsrichtung ausgebildet. Die innere Laufbahn 25 hat
einen V-fömigen
Querschnitt und kontaktiert entweder die Lagerfläche 21 jedes der Wälzelemente 26,
die in einer geneigten Weise angeordnet sind, in einer wälzenden
Weise oder liegt der Stirnfläche 22 jedes Wälzelements 26 mit
einem kleinen Abstand davon gegenüber. Die Laufbahn 25 führt so die
Wälzbewegung
der Wälzelemente 26 von
innen. Insbesondere ist diese innere Laufbahn 25 durch
direktes Bearbeiten des Pendelrevolverkopfes 20 ausgebildet,
um die erste V-förmige
Nut 34 zusammen mit der Außenumfangsfläche des
Pendelrevolverkopfes 20 zu erzeugen.
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Ferner
ist ein enger Kanal 37 am Boden der äußeren Laufbahn 27,
die in der Ringanordnung 7 ausgebildet ist, und der inneren
Laufbahn 25, die in dem Pendelrevolverkopf 20 ausgebildet
ist, zum Bilden der ersten V-förmigen
Nut 34 zusammen mit der Umfangsrichtung der äußeren Laufbahn 27 bzw.
der inneren Laufbahn 25 ausgebildet. Diese engen Kanäle 37 gewährleisten
das Zuführen
und Ausgeben eines Öls
zu und von den Wälzelementen 26.
-
Weiter
ist bezüglich
jeder in dem Käfig 28, der
die Wälzelemente 26 hält, deren
Drehachsen x1 in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind, gebildete
Taschenöffnung 29 eine
konische Lippe 38 am Randabschnitt jeder Öffnung 29 der
der Lagerfläche 21 des
in dieser Öffnung 29 eingebauten
Wälzelement 26 gegenüberliegt,
ausgebildet. Die Lippe 38 verläuft so, dass sie den Innendurchmesser
der Taschenöffnung 29 entlang
der Lagerfläche 21 allmählich verengt,
und diese Lippe 38 ist ausgebildet, um einen Abschnitt
der Lagerfläche 21 zu
stützen.
Somit ist, wenn das Wälzelement 26 in
den Käfig 28 eingesetzt
ist, seine Stirnfläche 22 der
Taschenöffnung 29 zugewandt,
sodass die Lagerfläche 21 gegen
die Lippe 38 stößt. Ferner
gibt diese Lippe 38 der Form der Taschenöffnung 29 eine
Orientierung.
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So
kann das Wälzelement 26 von
einer Seite des Käfigs 28 eingesetzt
werden, aber die Lippe 38 blockiert ein Einsetzen des Wälzelements 26 von
der anderen Seite. Das heißt,
die Wälzelemente 26,
die relativ zur äußeren Laufbahn 27 und
zur inneren Laufbahn 25 rollen, werden in den Käfig 28 aus
unterschiedlichen Richtungen eingesetzt und dadurch gehalten, sodass
die Lagerflächen 21 der
Wälzelemente 26 in
verschiedene Richtungen zeigen. Zu diesem Zweck sind die Lippen 38 zum
Stützen
solcher Lagerflächen 21 in
dem Käfig 28 in
der Richtung ausgebildet, aus welcher jedes dieser Wälzelemente 26 eingesetzt
wird.
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Bei
der Schwenk- und Drehtischvorrichtung 1, die das so ausgebildete
Kreuzwälzlager 31 aufweist,
ist die innere Laufbahn 25 durch direktes Bearbeiten des
Pendelrevolverkopfes 20, der ein Bauteil ist, das eine
hohe Steifigkeit besitzt, ausgebildet. Deshalb ist es möglich, eine
innere Laufbahn 25 zu bilden, die ohne Bearbeitungsverwerfungen
nahe an einem perfekten Kreis ist. Als Ergebnis ist es möglich, das
Problem zu lösen,
dass die Form der inneren Laufbahn 25 wegen der Vertiefungen
und Vorsprünge
in zum Beispiel dem Innenring verworfen wird, wenn im Handel verfügbare Lager,
usw. zusammengebaut werden. Insbesondere wird durch direktes Ausbilden
der inneren Laufbahn 25, die die erste V-förmige Nut 34 bildet,
im Außenumfang
des Pendelrevolverkopfes 20 beim Bearbeiten des Pendelrevolverkopfes 20 und
vorzugsweise zu einem Zeitpunkt nahe der Bearbeitung des Pendelrevolverkopfes 20 die
Mitte der bearbeiteten inneren Laufbahn 25 komplett zur
Mitte des bearbeiteten Pendelrevolverkopfes 20 passen.
Deshalb ist es möglich,
das Drehzentrum x2 des Pendelrevolverkopfes 20 und die
Mitte der inneren Laufbahn 25 des Kreuzwälzlagers 31 zusammenpassen
zu lassen und dadurch irgendeine falsche Positionsausrichtung zwischen
dem Pendelrevolverkopf 20 und dem Lager 31 zu
beseitigen.
-
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist die innere Laufbahn 25 direkt in dem Pendelrevolverkopf 20 ausgebildet.
Deshalb ist es möglich, alle
Gründe
einer Verschlechterung der Genauigkeit in herkömmlichen Lagerkonstruktionen
zu eliminieren, und es ist möglich,
eine Schwenk- und Drehtischvorrichtung 1 mit einer extrem
hohen Bewegungsgenauigkeit vorzusehen, womit eine hochgenaue Bearbeitung,
wie beispielsweise eine Bearbeitung komplizierter gekrümmter Oberflächen ermöglicht wird.
-
Außerdem ist
das Drehzentrum x1 zum Drehzentrum x2 des Pendelrevolverkopfes 20 geneigt,
und die Drehzentren x1 benachbarter Wälzelemente 26 sind
in unterschiedliche Richtungen geneigt, weil die Taschenöffnungen 29 des
Käfigs 28 die
Einsetzrichtung der Wälzelemente 26 einschränken. Dank
dieser Konstruktion ist ein einziges Kreuzwälzlager 31 in der
Lage, sowohl die radialen als auch die axialen Lasten zu halten,
die auf den Pendelrevolverkopf 20 ausgeübt werden, wodurch eine vereinfachte
Schwenk- und Drehtischvorrichtung 1 mit wenigen Montagefehlern
bereitgestellt wird.
-
Außerdem wird
bezüglich
der Taschenöffnungen 29,
falls die Größe der Taschenöffnung 29 derart
ist, dass ein Wälzelement 26 von
beiden Seiten des Käfigs 28 eingebaut
werden kann, wie in 9A dargestellt, die Durchmessergröße der Taschenöffnungen 29 zu
groß und
die Wälzelemente 26 haben
leicht Spiel. Ferner tritt aus Sicht des Käfigs 28 auch im Käfig 28 leicht
ein Spiel auf, weil die Wälzelemente 26 den
Käfig 28 nicht
an einer Bewegung in verschiedenen Richtungen einschränken können. Ferner
kommt das Wälzelement 26 mit
der Taschenöffnung 29 im
Wesentlichen an nur einem Punkt in Kontakt, wie in 9B dargestellt,
die eine Darstellung der Taschenöffnung 29 aus
Sicht der Richtung ist, von welcher das Wälzelement 26 eingesetzt
wird. Als Ergebnis kann der Ölfilm
wegen der engen Kontaktlinie entlang der Lagerfläche 21 leicht aufbrechen.
-
Im
Gegensatz dazu wird gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel,
da die konische Lippe 38 den unnötigen Spalt zwischen dem Wälzelement 26 und
dem Käfig 28 beseitigen
kann, das Spiel verringert, wie in 10A dargestellt.
Außerdem
wird der Käfig 28 durch
die Wälzelemente 26 gehalten,
die von verschiedenen Richtungen eingesetzt sind, wie in 11A und 11B dargestellt.
Deshalb ist es möglich,
das Spiel im Käfig 28 zu
verhindern und damit eine Störung
des Pendelrevolverkopfes 20 oder der Ringanordnung 7 durch
den Käfig 28 zu
verhindern. Ferner ist es möglich,
wie in 10B dargestellt, welches eine
Darstellung der Taschenöffnung 29 aus
Sicht der Richtung ist, von welcher das Wälzelement 26 eingesetzt
wird (siehe 10A), durch Formen der Taschenöffnung 29 in
einer Kurve entlang der Lagerfläche 21 des
Wälzelements 26 in
der Richtung der Dicke des Käfigs 28,
das Wälzelement 26 in
Oberflächenkontakt
mit der Taschenöffnung 29 oder
in einen Zustand, in dem ein beinahe gleichmäßiger Abstand zwischen der Öffnung 29 und
dem Wälzelement 26 gehalten
wird, zu bringen. Als Ergebnis ist es möglich, eine ausreichende Ölfilmbildung
zu garantieren. Gemäß der zufriedenstellenden Ölfilmbildung,
der Verhinderung des Spiels im Käfig 28 und
der Verhinderung des Spiels in den Wälzelementen 26 ist
es möglich,
die Genauigkeit der Bewegung der Schwenk- und Drehtischvorrichtung 1 weiter
zu verbessern.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird die innere Laufbahn 25 durch direktes Bearbeiten des
Pendelrevolverkopfes 20 gebildet, und die äußere Laufbahn 27 wird
in der Ringanordnung 7 ausgebildet, die an dem den Pendelrevolverkopf 20 umgebenden Vorrichtungsstützabschnitt 18a angebracht
ist. Wenn jedoch der Vorrichtungsstützabschnitt 18a den
wellenartigen Abschnitt hat und der Pendelrevolverkopf 20 diesen
wellenartigen Abschnitt umgebend angebracht ist, ist es unnötig zu erwähnen, dass
die innere Laufbahn 25 in dem Vorrichtungsstützabschnitt 18a gebildet
werden kann und die äußere Laufbahn 27 durch
direktes Bearbeiten des Pendelrevolverkopfes 20 gebildet
werden kann.
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Weiter
verwendet die Schwenk- und Drehtischvorrichtung 1 dieses
Ausführungsbeispiels
ein Kreuzwälzlager 30 auch
für die
Lagerkonstruktion zwischen dem Drehtisch 12 und der Tragbasis 14. Der
Pendelrevolverkopf 20, die Ringanordnung 7, der
Wälzwagennocken 50,
die Nockenstößel 24,
die erste V-förmige
Nut 34, die zweite V-förmige
Nut 32 und die Wälzelemente 26 des
Kreuzwälzlagers 31 entsprechen
jeweils dem Revolverkopf 9, der Ringanordnung 11 für den Tisch,
dem Wälzwagennocken 48,
den Nockenstößeln 8,
der dritten V-förmigen
Nut 54, der vierten V-förmigen Nut 52 und
den Wälzelementen 23 des
Kreuzwälzlagers 30.
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Das
heißt,
die Drehtischvorrichtung 10 mit dem Kreuzwälzlager 30 wird
direkt in dem Revolverkopf 9 bearbeitet und deshalb ist
es möglich,
die innere Laufbahn ohne Bearbeitungsverwerfungen nahe einem perfekten
Kreis auszubilden. So ist es möglich,
das Drehzentrum des Revolverkopfes 9 mit dem Kern der inneren
Laufbahn des Kreuzwälzlagers 30 zusammenzupassen
und dadurch irgendeine falsche Positionsausrichtung zwischen dem
Revolverkopf 9 und dem Lager 30 zu beseitigen.
Ferner können
die Gründe
einer Verschlechterung der Genauigkeit in einer herkömmlichen
Lagerkonstruktion vollständig
beseitigt werden und es wird möglich, eine Drehtischvorrichtung
mit einer extrem hohen Bewegungsgenauigkeit zu realisieren. Außerdem ist
ein einzelnes Kreuzwälzlager 30 in
der Lage, sowohl die axiale Last als auch die radiale Last zu stützen, die auf
den Revolverkopf 9 ausgeübt werden, wodurch eine vereinfachte
Drehtischvorrichtung mit wenigen Montagefehlern bereitgestellt wird.
In Zusammenhang mit dem Pendelmechanismus der oben beschriebenen
Drehtischvorrichtung wird es möglich, eine
Schwenk- und Drehtischvorrichtung mit einer noch höheren Arbeitsgenauigkeit
zu realisieren, wodurch eine höhere
Genauigkeit bei der Bearbeitung ermöglicht wird.
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Wie
oben beschrieben, ist es unter Berücksichtigung ihrer Konstruktionen
vorteilhaft, die Kreuzwälzlager 30, 31 in
Schwenk- und Drehtischvorrichtungen anzuwenden, die eine hohe Genauigkeit
beim Positioniervorgang erfordern. Insbesondere werden Kreuzwälzlager 30, 31,
wie in dem obigen Ausführungsbeispiel
veranschaulicht, jeweils für
den Drehmechanismusabschnitt der Drehtischvorrichtung 10 und
den Pendelmechanismusabschnitt, der die Drehtischvorrichtung 10 hin
und her bewegen lässt,
verwendet. Auf diese Weise wird es möglich, eine komplizierte fortlaufende
dreidimensionale gekrümmte Oberfläche mit
hoher Genauigkeit zu bearbeiten. Weiter tritt in der Schwenk- und
Drehtischvorrichtung, die einen Globoidnocken benutzt, selbst während eines
fortlaufenden Schneidens und Bearbeitens kein Spiel auf, wie bei
dem Fall, wenn bloß ein
Zahnradmechanismus benutzt wird. Deshalb kann durch Verwenden der
obigen Schwenk- und Drehtischvorrichtung eine glatte kontinuierliche
Kurve einfach bearbeitet werden, und es wird möglich, eine ausgezeichnete
Leistung zu erzielen.
-
(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Nachfolgend
wird das zweite Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezug auf die angehängten Zeichnungen
erläutert. 16 bis 20 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Schwenk- und Drehtischvorrichtung der vorliegenden Erfindung. 16 ist
eine Draufsicht einer Schwenk- und Drehtischvorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel, 17 ist eine
Vorderansicht der Schwenk- und Drehtischvorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel, 18 ist
eine Querschnittsansicht von 16 entlang
der Linie X-X, 19 ist eine Querschnittsansicht
von 18 entlang der Linie Y-Y, und 20 ist eine
Querschnittsansicht von 18 entlang
der Linie Z-Z.
-
Die
Schwenk- und Drehtischvorrichtung 101 des zweiten Ausführungsbeispiels
weist zum Beispiel auch auf: eine Drehtischvorrichtung 110,
die einen Drehtisch 112 als einen Drehtisch, der sich dreht, während er
ein Werkstück
hält, der
durch zum Beispiel ein dreidimensionales Bearbeitungszentrum bearbeitet
wird, und eine Tragbasis 114, die den Drehtisch 112 drehbar
trägt,
auf; und eine die Tragbasis 114 drehbar tragende Basis 118,
um die Drehtischvorrichtung 110 hin und her bewegen zu
lassen.
-
Wie
oben beschrieben, weist die Drehtischvorrichtung 110 den
Drehtisch 112, der das Werkstück hält, und die Tragbasis 114,
die den Drehtisch 112 drehbar trägt, auf. Wie in 16 dargestellt,
ist eine Oberseite des Drehtisches 112, d.h. eine Tischfläche 112b,
mit Gleitnuten 112a zum Verschieben eines Blocks, der ein
Spannfutter zum Halten des Werkstücks bildet, versehen. Diese
Gleitnuten 112a sind von der Mitte des Drehtisches 112 radial
vorgesehen. Kreuzwälzlager 130 werden
als Lager für
diesen Drehtisch 112 und die Tragbasis 114 benutzt.
Die Konstruktion der Kreuzwälzlager 130 ist
die gleiche Konstruktion wie im ersten Ausführungsbeispiel angewendet.
Man beachte, dass auch in diesem Ausführungsbeispiel die Gleitnuten 112a (und
Spannfutter) einen Haltemechanismus zum Halten des Werkstücks bilden.
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Ein
Revolverkopf 109, der einen als Drehwelle dienenden Wellenabschnitt
bildet, ist unter einer Unterseite des Drehtisches 112 vorgesehen.
Am unteren Abschnitt der Außenumfangsfläche des
Revolverkopfes 109 sind mehrere Nockenstößel 108 vorgesehen,
die in regelmäßigen Abständen entlang
der Umfangsrichtung des Revolverkopfes 109 angeordnet sind.
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Eine
Antriebswelle 144 zum Eingeben einer Antriebskraft auf
den Drehtisch 112 ist an der Tragbasis 14 durch
ein Paar Lagerelemente 146 drehbar gehalten. Diese Antriebswelle 144 ist
mit einem Wälzwagennocken 148 versehen,
der als ein Nocken dient. Dieser Wälzwagennocken 148 hat
eine Nockenfläche 148a,
deren Phase in der axialen Richtung verschoben wird, wenn sich die
Antriebswelle 144 dreht, und diese Nockenfläche 148a und
diese Nockenstößel 108 des
Revolverkopfes 109 stehen miteinander in Eingriff. Hierbei
wird als Wälzwagennockenmechanismus
ein Globoidnocken verwendet, der nicht nur, wenn er angehalten ist,
sondern auch wenn er schaltet, kein Spiel verursacht. Ein Loch 140 in
der Tragbasis 114 ist mit Öl zum Schmieren des Wälzwagennockens 148 und
der Nockenstößel 108 versehen.
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Im
zweiten Ausführungsbeispiel
ist ein Motor 119 so angeordnet, dass die Achse der Ausgangswelle
zur Achse der Antriebswelle 144 passt. Der Motor 119 ist
mit der Antriebswelle 144 über eine Kupplung 180 verbunden.
Deshalb wird die Kraft des Motors 119 auf die Antriebswelle 144 ohne
Zahnräderwerk übertragen.
Man beachte, dass der Motor 119 so angeordnet ist, dass
er von außerhalb
der Tragbasis 114 nicht gesehen werden kann.
-
Mit
einer solchen Konstruktion wird es möglich, die Drehtischvorrichtung 110 klein
zu machen. Da die Zahnräderwerke
unnötig
werden, kann weiter die Anzahl von Komponenten verringert werden.
Ferner wird die Drehtischvorrichtung 110 im Gewicht reduziert,
und deshalb kann auch die Ausgangsleistung der Kraftquelle zum Antreiben
der Drehtischvorrichtung 110 reduziert werden. Ferner treten
Zahnräderwerken
eigene Probleme, wie beispielsweise eine verringerte Genauigkeit
aufgrund eines Spiels oder eine verringerte Genauigkeit aufgrund
einer Verwerfung im Zahnräderwerk
selbst nicht auf, und deshalb wird eine Positioniergenauigkeit erhöht.
-
Wenn
die Kraft des Motors 119 auf die Antriebswelle 144 übertragen
wird, dreht sich die Antriebswelle 144 relativ zur Tragbasis 114.
Wenn sich die Antriebswelle 144 dreht, dreht sich auch
der Wälzwagennocken 148,
und die Nockenstößel 108, die
mit dem Wälzwagennocken 148 in
Eingriff stehen, greifen nacheinander in die Nockenfläche 148a. Die
Drehantriebskraft wird so auf den Drehtisch 112 übertragen,
und der Drehtisch 112 dreht sich um die Drehachse des Revolverkopfes 109.
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Die
Tragbasis 114 hat in Draufsicht eine rechteckige Form.
Ein zylindrischer Pendelrevolverkopf 120, der einen als
Drehwelle dienenden Wellenkörper
bildet, ragt von der Oberfläche
jeder abgewandten Seite der Tragbasis 114 vor. Diese zwei Pendelrevolverköpfe 120 sind
so angeordnet, dass die Achse eines der Revolverköpfe auf
der gleichen Linie wie die Achse des anderen Revolverkopfes liegt,
und sie sind in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Drehtisches 112 vorgesehen.
Diese Pendelrevolverköpfe 120 sind
durch die Basis 118 gehalten, und die Drehtischvorrichtung 110 bewegt sich
unter Verwendung der Pendelrevolverköpfe 120 als Wellen
für die
Hin- und Herbewegung hin und her.
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Die
Basis 118 weist einen unter der Drehtischvorrichtung 110 positionierten
Basisabschnitt 118b und zwei Vorrichtungsstützabschnitte 118a,
die an dem Basisabschnitt 118b vorgesehen sind, auf. Die
zwei Vorrichtungsstützabschnitte 118a sind
an den Seiten der Pendelrevolverköpfe 120 so angeordnet,
dass sie die Drehtischvorrichtung 110 zwischen sich aufnehmen.
In der Drehtischvorrichtung 110, die zwischen den Vorrichtungsstützabschnitten 118a angeordnet
ist, sind die Pendelrevolverköpfe 120 zwischen
den Vorrichtungsstützabschnitten 118a drehbar
gehalten und werden hin und her bewegt, wodurch die Tischfläche 112b geneigt
wird. Weiter ist der Basisabschnitt 118b zwischen den zwei
Vorrichtungsstützabschnitten 118a mit
einem vertieften Abschnitt 118c an seiner Oberseite ausgebildet,
sodass der untere Teil der Tragbasis 114 nicht mit dem
Basisabschnitt 118b in Kontakt kommt, wenn sich die Drehtischvorrichtung 110 hin
und her bewegt.
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Eine
Eingangswelle 145, die als ein Eingangswellenkörper zum
Eingeben einer Antriebskraft zum Hin- und Herbewegen der Drehtischvorrichtung 110 dient,
ist relativ zur Basis 118 durch ein Paar Lagerelemente 149 drehbar
gehalten. Diese Eingangswelle 145 ist mit einem Wälzwagennocken 150 versehen,
der als ein Nocken dient. Dieser Wälzwagennocken 150 hat
eine Nockenfläche 150a,
deren Phase in der axialen Richtung verschoben wird, wenn sich die
Eingangwelle 145 dreht, und diese Nockenfläche 150a und
diese Nockenstößel 124 des
Pendelrevolverkopfes 120 stehen miteinander in Eingriff. Hierbei
wird als Wälzwagennockenmechanismus
ein Globoidnocken verwendet, der nicht nur, wenn er angehalten ist,
sondern auch wenn er schaltet, kein Spiel verursacht.
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Ein
Loch 151 in jedem Vorrichtungsstützabschnitt 118 der
Basis 118 ist mit Öl
zum Schmieren des Wälzwagennockens 150 und
der Nockenstößel 124 versehen.
Durch zum Beispiel ein Dichtungselement 147 wird verhindert,
dass dieses Öl
aus der Basis 118 austritt.
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Im
zweiten Ausführungsbeispiel
ist ein Motor 116 so angeordnet, dass die Achse der Ausgangswelle
zur Achse der Eingangswelle 145 passt. Der Motor 116 ist
mit der Eingangswelle 145 über eine Kupplung 181 verbunden.
Deshalb wird die Kraft des Motors 116 auf die Eingangswelle 145 ohne
Zahnräderwerke übertragen.
Man beachte, dass der Motor 116 so angeordnet ist, dass
er von außerhalb
der Basis 118 nicht gesehen werden kann.
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Mit
einer solchen Konstruktion wird es möglich, die Schwenk- und Drehtischvorrichtung 101 klein
zu machen. Da die Zahnräderwerke
unnötig werden,
kann weiter die Anzahl von Komponenten verringert werden. Ferner
treten die Zahnräderwerken
eigenen Probleme, wie beispielsweise eine verringerte Genauigkeit
aufgrund eines Spiels oder eine verringerte Genauigkeit aufgrund
einer Verwerfung im Zahnräderwerk
selbst, nicht auf und deshalb wird eine Positioniergenauigkeit erhöht.
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Wenn
die Kraft des Motors 116 auf die Eingangswelle 145 übertragen
wird, dreht sich die Eingangswelle 145 relativ zur Basis 118.
Wenn sich die Eingangswelle 145 dreht, dreht sich auch
der Wälzwagennocken 150,
und die Nockenstößel 124,
die mit dem Wälzwagennocken 150 in
Eingriff stehen, greifen nacheinander in die Nockenfläche 150a ein. Die
Drehantriebskraft wird so auf die Drehtischvorrichtung 110 übertragen,
und die Drehtischvorrichtung 110 dreht sich um die Achse
des Pendelrevolverkopfes 120.
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Im
Allgemeinen benutzt das oben beschriebene Kreuzwälzlager hauptsächlich mehrere
Wälzkörper oder
Wälzelemente.
Diese Wälzelemente
sind in einer zylindrischen Form ausgebildet. Jede ihrer Drehachsen
ist in einer bestimmten Richtung ausgerichtet. Die Wälzelemente
sind in der Umfangsrichtung eines Ringspalts, der zwischen einem
Drehwellenkörper
und einem Stützkörper zum
Halten des Drehwellenkörpers
ausgebildet ist, gleichmäßig beabstandet
und angeordnet. Die Wälzelemente
werden zum Beispiel zwischen einer inneren Laufbahn des an dem inneren
Drehwellenkörper
installierten Innenrings und einer äußeren Laufbahn eines an dem äußeren Stützkörper installierten
Außenrings gerollt.
Falls der Drehwellenkörper
außen
angeordnet ist und das Stützteil
auf der Innenseite angeordnet ist, wird der Innenring am Stützkörper installiert und
der Außenring
wird an der Drehwelle installiert. Speziell in einem Kreuzwälzlager
ist die Drehachse jedes Wälzelements
so angeordnet, dass sie in einem Winkel zur Drehachse des Drehwellenkörpers geneigt
ist, und auch die Richtungen der Drehachsen der benachbarten Wälzelemente
sind so angeordnet, dass sie in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind.
Ein Käfig
ist zwischen dem Drehwellenkörper und
dem Stützkörper vorgesehen,
um die Wälzelemente
zu halten, die dazwischen rollen. Die Grundkonstruktion eines solchen
Kreuzwälzlagers
ist in der Technik wohlbekannt.
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Die
Schwenk- und Drehtischvorrichtung 101 dieses Ausführungsbeispiels
benutzt Kreuzwälzlager für den Drehmechanismus
des Drehtisches 112 und den Pendelmechanismus der Drehtischvorrichtung 110,
aber ihre Konstruktion ist ähnlich
jener des ersten Ausführungsbeispiels.
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Obwohl
bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden sind, ist es
selbstverständlich,
dass verschiedene Änderungen,
Substitutionen und Abwandlungen daran ohne Verlassen des Schutzumfangs
der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, vorgenommen
werden können.