JP3618666B2 - 磁石式駆動装置を備えた研削主軸ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、凹部状の側面を備えたカムを切削加工することができるカム研削盤の砥石車を駆動するための伝動装置に関する。
【０００２】
従来技術として、カムの凹部領域の曲率半径よりも小さい半径を備えた砥石車を使用し、凹部状の側面を備えたカムを研削することが挙げられる。ドイツ連邦共和国特許第４４２６４５２号明細書によって、３つの砥石車を用いてカムシャフトの、凹部状の側面を備えたカムを研削する機械が公知である。この機械は該機械のベッド上に、研削したいカムシャフトに対して半径方向に移動可能なサドルを有しており、このサドルに予備砥石車と仕上げ砥石車とを備えた２つの研削主軸が支承されている。両方の研削主軸は、主軸軸線がある角度で交差するかまたは互いに平行に延びるように、共通の主軸台に支承されている。主軸台はカムシャフトに対して垂直方向に延びる軸線を中心に旋回可能である。カムシャフトにおいて研削したいカムの凹部状の側面の直径の約２倍に相応する直径を備えた第３の砥石車は、仕上げ砥石車に並んで研削主軸に配置されている。この公知技術には、研削主軸の駆動形式に関する詳しい記載がない。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許第４１３７９２４号明細書には、ピギーバック原理に基づいて構成された研削盤が記載されている。この研削盤はカムシャフトの長手方向軸線に対して垂直方向に可動である第１の研磨サドルと、直径の大きい第１の砥石車とを有している。第１の研削サドルに第２の砥石車を備えた第２の研削サドルが配置されており、この第２の砥石車はカムの、切削加工したいカム側面の曲率半径よりも小さな直径を有している。この公知技術においても研削主軸の駆動についての十分な説明がされていない。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６３５６８７号明細書によって、研削主軸ユニットが流体動力学式または流体静力学式に支承されているカムシャフト研削盤が公知である。
【０００５】
さらに研削主軸にＨＦ研削主軸モータを介する直接駆動装置またはベルト式駆動装置を備えた研削盤が従来技術に属する。直接的にＨＦモータによって駆動される研削主軸の欠点によれば、ＨＦモータの構造サイズに基づいて、長さに関してカムシャフトのサイズが制限され、基礎円半径（Ｇｒｕｎｄｋｒｅｉｓｒａｄｉｕｓ）に関してカムストロークのサイズが制限される。これに対しベルト式駆動装置で駆動される研削主軸の欠点によれば、所定のベルト車直径では、伝達することのできる出力が制限され、直角に変向される場合に必要に応じて設けられるベルトの予荷重によって、高い半径方向力が隣接する軸受にもたらされる。
【０００６】
本発明の課題は、ＨＦモータを用いた直接式駆動装置の欠点およびベルト式駆動装置を用いた駆動装置の欠点が取り除かれた、砥石車のための駆動装置を提供することである。さらに要求出力および要求回転数を別の領域に伝達可能にするために、駆動装置は様々な直径比および様々な長さで製作可能であるのが望ましい。
【０００７】
この課題は請求項１の特徴部に記載した構成手段を有する装置によって解決される。請求項２〜７項までの従属請求項に記載の構成手段によって、本発明の装置の別の構成が得られる。
【０００８】
この課題は本発明によれば、出力およびトルク伝達のための研削主軸ユニットの駆動が、研削主軸モータによって磁石式に行われることによて解決される。このために駆動モータに接続されている駆動ホイールが設けられている。駆動ホイールの周面に永久磁石が均等な間隔で配置されており、この間隔に、研削主軸ユニットに沿って均等な間隔で配置された永久磁石が噛み合い形式で係合するようになっている。駆動ホイールの永久磁石リングと研削主軸ロータの永久磁石とは無接触式に互いに対応配置されている。軸方向にそれぞれ設けられた空隙はたとえば０．０５ｍｍから０．４ｍｍまでである。この場合駆動ホイールに配置された磁石リングは、研削主軸ロータの、均等な間隔で配置された磁石リングによって形成されたスペースに係合するかもしくはその逆である。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、駆動ホイールの周面の幅が半径方向に延びて均等な間隔で配置された凹設部を有しており、これらの凹設部は平面で小さい永久磁石によって被覆されている。駆動ホイールの、永久磁石で被覆された凹設部の幅を考慮しながら、これらの凹設部の幅の間隔に適合する凹設部が研削主軸ロータの周面の幅に沿って設けられており、同様にこれらの凹設部は側方の平面で永久磁石によって被覆されている。凹設部の、永久磁石で被覆されたリング状の平面がトルク伝達の際に互いに接触しない、つまり互いに間隔を有しているような構成も考慮される。この構成では軸方向の空隙は約０．０５ｍｍから０．４ｍｍまでである。
【００１０】
駆動モータの中心軸線と駆動ホイールの中心軸線とは互いに整合されており、研削主軸ロータの中心軸線に対して平行に配置されている。さらに有利には、研削主軸ロータの中心軸線は水平面と垂直面でカムシャフトの中心軸線に対して平行に配置されている。
【００１１】
駆動ホイールを備えた駆動モータならびに研削主軸ロータはそれぞれ１つのケーシングに配置されており、これら両方のケーシングはねじによって互いに結合されている。互いに結合された両方のケーシングはＸ軸線方向に移動可能な研削主軸台ケーシングに取り付けられている。研削主軸ロータの片側の自由端部に砥石車が位置する。研削主軸ロータの両方の端部領域は遊びなしに予荷重のかけられた転がり軸受セットに支承され、この場合研削主軸ロータの砥石車側の端部は固定軸受ユニットとして、反対側に位置する端部は可動軸受ユニットとして用いられる。
【００１２】
完全な研削主軸ユニットは壁厚を小さく構成されているケーシングを有しており、これによってカムシャフトの、主軸ユニットに隣接するカムに対してまだ十分なスペースを設けることができる。したがってカムシャフトに配置された、主軸ユニットに隣接するカムは、カムシャフトにおけるカムの様々な角度位置に基づいて、カム基礎円に対して拡大された回転半径を有している。
【００１３】
カムシャフトに向かって収容された、ケーシングに取り付けられた完全な研削主軸ユニットは、完全に別の研削主軸ユニットと交換可能である。このようにして様々な大きさ、つまり様々な使用例のための構成サイズ段階を備えた研削主軸ユニットを使用することができる。なぜならば軸受および研削主軸ユニットに出力供給が行われないからである。これによって研削時の様々な使用例、特に砥石車直径に関する様々な研削主軸ユニットが、簡単な交換によって装備変更可能であるという利点が得られる。したがって現場で解決したい研削の問題に基づいて、それぞれ適合する研削主軸ユニットを使用することが可能で、この場合駆動ホイールの直径と研削主軸ロータの直径との直径比は変速比を規定する。研削主軸の直径が拡大されると、伝達可能なトルクは拡大される。つまり大きな砥石車を使用する場合、大きなトルクが提供される。
【００１４】
次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。
【００１５】
図１には、磁石式に駆動される研削主軸ロータ４を備えた、それぞれ端部側で転がり軸受された研削主軸ユニット７が長手方向部分断面図で示されており、研削主軸ロータ４の周面に均等な間隔でリング状の永久磁石２３が配置されている。永久磁石２３によって形成された自由スペースに、僅かな遊びを備え均等な間隔で配置されたリング状の永久磁石２２が係合しており、これらの永久磁石２２は駆動ホイール３の周面に配置されている。さらに駆動ホイール３は、たとえば電動モータであってよい駆動モータに接続されている。駆動ホイール３が回転している状態では、永久磁石２２および２３は互いに噛み合うようになるので、研削主軸ロータ４への磁石式のトルク伝達が得られる。駆動モータ１に対する駆動ホイール３の結合はねじ２を介して行われる。このような配置構成によって、駆動ホイール３と研削主軸ロータ４との直径比に基づく変速比が得られる。
【００１６】
本発明の１実施例によれば、駆動ホイール３の外周面は、駆動ホイール３の本体から切削加工された半径方向に突入するリング状の凹設部３０を有しており、これらの凹設部３０の平面は小さい永久磁石２２によって被覆されている。研削主軸ロータ４も、切削加工された、半径方向に突入するリング状の凹設部２９を有しており、これらの凹設部２９の平面は小さい永久磁石２３によって被覆されている。組み合わせられた状態で永久磁石２２および２３でカバーされた凹設部２９および３０が無接触式で噛み合い式の配置構成を保証するように、凹設部３０および２９は周面の幅にわたって均等な間隔で配置されている。このようにして研削主軸ロータ４への駆動ホイール３のトルクは磁石式に伝達される。
【００１７】
研削主軸ロータ４は自由端部に砥石車２５を有しており、この砥石車２５は端部側でねじ２６によって研削主軸ロータ４に固定されている。砥石車２５を起点として軸方向で直接的に固定軸受ユニット５が設けられており、この固定ユニット５はたとえば遊びばしにプレロード（予荷重）がかけられた転がり軸受セットであってよく、この転がり軸受セットはケーシング７の、砥石車２５に向いた領域に配置されている。この領域とは反対側の、研削主軸ロータ４の端部には、可動軸受ユニット６が設けられており、この可動軸受ユニット６は固定軸受ユニット５と同様に、たとえば遊びなしに予荷重を受けた転がり軸受セットであってよく、この転がり軸受セットはケーシング７の、砥石車２５とは反対側の領域に配置されている。固定軸受ユニット５と可動軸受ユニット６との間で、研削主軸ロータ４の周面に、均等な間隔でリング状の永久磁石２３が配置されている。駆動モータ１と、駆動ホイール３と、リング状に配置された永久磁石２２，２３で噛み合い式の配置構成の研削主軸ロータ４を備えた研削主軸ユニット７とから成る電動モータ式駆動装置配置構成に対して平行に、カムシャフト９が設けられている。
【００１８】
図２には、ねじ２によって駆動モータ１に固定されている駆動ホイール３が示されている。さらにＣＮＣ移動軸線Ｘを備えた研削主軸台１２に連結された、駆動ホイール３と駆動モータ１とのためのケーシングが示されている。さらに図２には、図３（横断面図）を示すＢ−Ｂ線および図４（長手方向部分断面図）４を示す領域Ｃが記入されている。駆動ホイール３は中心軸線１３に従って軸方向に整合され、ねじ２によって駆動モータ１に固定されている。研削主軸ロータの中心軸線１４が示すように、片方の端部側で砥石車２５を備えた研削主軸ロータが中央軸線１３に対して平行に配置されている。
【００１９】
図３には、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図が示されている。この図３によれば、研削主軸ロータ４の直径に適合された、研削主軸ロータ４の全長にわたって延びている、ケーシング７の半割シェルが設けられており、この半割シェルの両側の固定フランジは、ケーシング８の対応する切欠に挿入可能であり、ケーシング８によって駆動装置１および駆動ホイール３は収容されている。ケーシング７はねじ１７によってケーシング８に結合されている。ケーシング７の外側シェルは壁厚の小さい領域２７を有している。固定軸受ユニット５と可動軸受ユニット６とは付加的にそれぞれ第２の半割シェル７に設けられている。中心軸線１４は駆動装置１と駆動ホイール３との共通の中心軸線１３に対して平行に位置している。同様にＢ−Ｂ線に沿った、カムシャフト９の断面図には、互いに反対側に位置する凹部状の側面領域２０および２１を備えたカムが示されている。さらに図３には、図１（断面図）を示すＡ−Ａ線が記入されている。
【００２０】
図４には、駆動ホイール３の周面の幅に沿って均等な間隔で設けられたリング状の永久磁石２２と、研削主軸ロータの周面から半径方向に突出した、駆動ホイール３の永久磁石２２の間に噛み合い式に配置されているリング状の永久磁石２３との噛み合い式の配置構成が部分断面図で示されている。さらに図４から判るように、駆動ホイール３の周面領域にわたって、切削加工された凹設部が半径方向で均等な間隔で突入するように形成されており、これらの凹設部はその平面で小さい永久磁石２２によって被覆されている。つまり凹設部３０はリング状の両側部分で、永久磁石２２によって被覆されているかもしくは永久磁石２２が貼り付けられている。同様の形式で、研削主軸ロータ４にも均等な間隔で切削加工された凹設部２９が設けられており、これらの凹設部２９もその平面で小さな永久磁石２３によって被覆されているかもしくは永久磁石２３が貼り付けられている。本発明の１実施例によれば、平面は、永久磁石２２および２３が接着されていてよく、または永久磁石・燒結合金によって被覆されていてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動ホイールに対して平行に周面で噛み合い式に配置された研削主軸ロータを備えた、駆動モータに接続された駆動ホイールと、同様に駆動ホイールに対して平行に配置されたカムシャフトとを示す部分断面図である。
【図２】Ｘ線の方向に作動する研削主軸台に結合された、図１に基づく構造形式を示す図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線沿った拡大横断面図である。
【図４】磁石式に駆動されるモータを備えた、転がり軸受された主軸ユニットの構造形式を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 駆動モータ、 ２ ねじ、 ３ 駆動ホイール、 ４ 研削主軸ロータ、 ５ 固定軸受ユニット、 ６ 可動軸受ユニット、 ７ 研削スピンドルユニット ８ ケーシング、 ９ カムシャフト、 １２ 研削主軸台、 １３，１４ 中心軸線、 １７ ねじ、 ２０，２１ 側面領域、 ２２，２３ 永久磁石、 ２５ 砥石車、 ２６ ねじ、 ２７ 壁厚の小さい領域、 ２９，３０ 凹設部

Claims (6)

1. カム研削盤の砥石車のための駆動装置であって、
   電動モータが駆動ホイールを備えており、該駆動ホイールが均等な間隔で配置されたリング状の凹設部を備えており、前記駆動ホイールのリング状の前記凹設部が半径方向面に永久磁石を備えており、研削主軸ロータが均等な間隔で配置されたリング状の凹設部を備えており、前記研削主軸ロータのリング状の前記凹設部が半径方向面に永久磁石を備えており、前記駆動ホイールの、永久磁石を備えたリング状の前記凹設部と、前記研削主軸ロータの、永久磁石を備えたリング状の前記凹設部とが互いに噛み合い式に係合しており、
   駆動モータおよび前記駆動ホイールが収容部材を有しており、該収容部材が前記研削主軸ロータの配置された領域に、研削主軸長さと研削主軸直径とに対応する開口を有しており、前記研削主軸ロータが部分ケーシングを有しており、前記研削主軸ロータがそれぞれ端部側で前記部分ケーシング内に支承されており、該部分ケーシングが駆動装置ケーシングの開口に適合するように交換可能に取り付けることができることを特徴とする、磁石式駆動装置を備えた研削主軸ユニット。
2. 前記研削主軸ロータが片側の端部に砥石車を有している、請求項１記載の研削主軸ユニット。
3. 前記研削主軸ロータが前記部分ケーシングにおいて砥石車側で固定軸受ユニットに、他方の側で可動軸受ユニットに支承されている、請求項１記載の研削主軸ユニット。
4. 前記固定軸受ユニットと前記可動軸受ユニットとがそれぞれ遊びなしに予荷重のかけられた転がり軸受セットとして構成されている、請求項３記載の研削主軸ユニット。
5. 前記研削主軸ロータが、自由端部に砥石車を有しており、該砥石車が、前記端部側でねじによって前記研削主軸ロータに固定されている、請求項２記載の研削主軸ユニット。
6. 前記研削主軸ユニットが、様々な構造サイズの別の研削主軸ユニットと交換可能に構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の研削主軸ユニット。

Images