JP3929345B2 - 軸受装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸部をハウジングに対して半径方向および軸方向に支持するための少なくとも１つの軸受ユニットを有し、軸部をハウジングに対して回転運動並びに軸方向運動するための手段が設けられており、軸部が、電動機によって回転駆動される第１軸部分に固く結合され、軸部あるいは第１軸部分が、第２軸部分に固く結合され、第２軸部分が、この第２軸部分をハウジングに対して軸方向に移動するための、電動機で駆動される手段に結合されている軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の軸受装置は、種々の機械工業分野で、例えば印刷機および工作機械の分野で必要とされている。例えば、印刷機用ローラは、半径方向および軸方向に支持されねばならず、また同時に、ローラを軸方向に僅かに変位調整すること、ないし位置決めすることが可能となっていなければならない。そのような変位調整はレジスター調整と呼ばれ、相応の印刷画像を得るためにローラを精確に位置決めするために行われる。また上述の軸受装置は、例えば工作機械において、回転運動に軸方向並進運動を併せて行わせるために必要とされる。
【０００３】
回転運動と併せて並進運動を得るために、クロススライダを有する軸受装置が知られている。回転可能に支持された軸が、そのクロススライダによって位置決めされ、且つ軸方向に動かされる。
【０００４】
冒頭に述べた形式の公知の軸受装置の場合、軸部の回転と無関係に並進運動を行うためには、少なくとも構造的に非常に高い経費をかけねばならない、という欠点がある。更に、公知の軸受装置は、（特にクロススライダを利用する場合）、その剛性が制限され、これに関連した欠点も生ずる。また、経費のかかる構造の場合には、時折、その都度の製造公差が増大し、そのために軸受の精度が制限される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の軸受装置を、非常に少数の部品で済むコンパクトな構造とし、これによって製造費用が極めて安価になるように、改良することにある。また、軸受装置の剛性をできるだけ大きくしようとしている。更にまた、軸部の精確な支持および軸方向移動ができるようにしようとしている。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
この課題は、本発明に基づいて、冒頭に述べた形式の軸受装置において、第２軸部分がねじを有し、軸方向移動するための手段が、ねじ付きスピンドル・ナット装置として形成され、軸部を回転駆動するための電動機は、第１軸部分の周囲に同心に配置された直接駆動モータとして形成され、軸部を回転駆動するための電動機がその回転子と固定子との軸方向の相対移動を可能にしていることによって解決される。
【０００７】
本発明において、ナットは、ハウジングに対して、軸受によって回転可能に且つ軸方向に移動不能に支持されている。軸方向に移動駆動するための電動機は、ナットを直接駆動する。
好適には、軸部、第１軸部分および第２軸部分は、互いに一体に結合され、１本の共通軸体として形成されている。
【００１０】
運転安全性を高めるために、軸部の軸方向移動が最大許容値に達したとき、軸方向移動するための手段の作動を無効にするか遮断する制動手段あるいは停止手段が設けられていることが望ましい。
【００１１】
本発明の実施態様においては、第１軸部分並びにナットの回転運動の検出は、センサによって行われる。
【００１２】
すなわち、本発明の要旨は、軸の回転駆動用電動機および軸の軸方向移動用電動機が、１本の共通軸の異なった部位に配置されていることにある。後で詳述するように、（一方は回転駆動用、他方は軸方向移動用の）両電動機が同期して同じ回転数で回転するとき、回転運動しか生じない。両電動機に回転数差がある場合、軸の回転運動に並進運動が重畳される。
【００１３】
このような構成によって、本発明の目的が達成される。すなわち、共通のハウジングにおける狭い構造空間内に収納できる非常にコンパクトな軸受装置が作られる。本発明に基づく軸受装置は、非常に少ない部品から成っているので、製造費用も安価となる。またコンパクトな構造によって、軸を非常に安定して且つ精確に案内することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図に示した実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明する。図には、軸の回転運動並びに軸方向移動を可能とする軸受装置が断面図で示されている。
【００１５】
図に示されている軸受装置１は、例えば印刷機用ローラあるいは工作機械のスピンドルに結合される軸部４を支持するために使われる。軸部４の支持は、すきま嵌めされていて軸方向に移動可能な可動軸受２と締まり嵌めされた固定軸受３とから成る軸受ユニット２，３によって行われる。
【００１６】
軸部４を回転駆動するために、電動機５が設けられている。この電動機５は直接駆動モータとして形成され、その回転子１４および固定子１５は軸部４を同心に包囲している。
【００１７】
軸部４を軸方向移動駆動するために、同じように、電動機６が設けられている。この電動機６における回転子および固定子も、軸の周りに同心に配置されている。
【００１８】
この実施形態において、軸部４は、第１軸部分７と第２軸部分８に続いている。ここでは、軸部４、第１軸部分７および第２軸部分８はすべて、１本の共通軸体として形成されている。軸部４の回転駆動用電動機５は、軸方向にて第１軸部分７の範囲に配置されている。軸部４の軸方向移動するための手段９は、相応して第２軸部分８の範囲に配置されている。この手段９は、この実施形態の場合、ねじ付きスピンドル１０とナット１１とから成っている。そのナット１１はハウジング１２の中に固定軸受３を介して半径方向並びに軸方向に支持されている。
【００１９】
この軸受構造によって、次の作用が得られる。すなわち、軸部４が回転運動しかせず、軸方向の並進運動が併せて行われないようにしたいときには、電動機５および電動機６は同期して駆動される。センサ１６およびセンサ１７は、軸部分７（したがって軸部４そして第２軸部分８）並びにナット１１の回転を検出する。電動機自体は制御して駆動され（図示せず）、すなわち、電動機５，６の予め設定された回転速度が、（センサ１６，１７によって監視されて）所望の回転数に維持される。
【００２０】
すなわち、軸部４の軸方向移動が行われないようにしたいときには、両電動機５，６は同じ回転数に維持される。これによって、ねじ付きスピンドル１０とナット１１との軸方向移動が行われないように、ナット１１は第２軸部分８と同期して回転する。
【００２１】
次に、軸部４の軸方向移動運動が行われるようにしたいときには、両電動機５，６は、両者間に相対的に回転数差が生ずるように駆動される。すなわち、電動機６は電動機５より速くあるいは遅く回転され、これによって、右向きあるいは左向きの軸方向移動運動が生ずる。
【００２２】
特に、両電動機５，６は、両者間の回転数差が正弦波状に増減するように制御されるように、考慮されている。これによって、軸部４がハウジング１２に対して軸方向に往復移動運動する。そのような運動は、例えばホーニング加工の際に有利に採用される。
【００２３】
所望の軸方向移動行程だけ問題なしに動けるように、電動機５はその回転子１４そして固定子１５が構成されている。そのために、この実施形態においては、第１軸部分７が並進往復運動するときも、軸方向にて回転子１４が固定子１５の範囲内にあるように、その固定子１５は回転子１４より大きな幅を有していて、電動機５の問題のない機能が保証される。
【００２４】
本実施形態では、欠陥時ないし故障時に、装置に損傷等が生ずることを防止するために、軸受装置に、制動手段１３が一体に組み込まれている。この実施形態において、軸（４，７，８）の予め設定された最大並進運動距離を超えて軸が移動してしまったとき、第１軸部分７に結合されている制動手段１３の左側ブレーキシューが、ナット１１に固く結合されている制動手段１３の右側ブレーキシューに接して滑動する。その制動手段１３の制動作用が、第１軸部分７とナット１１との相対回転を阻止し、これによって、電動機５が装置を回転駆動するとき、ナット１１が電動機６の回転子を含めて一緒に回転する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく一実施形態としての軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 軸受装置
２ 軸受ユニット（ルーズ軸受）
３ 軸受ユニット（固定軸受）
４ 軸部
５ 軸部の回転駆動用電動機
６ 軸部の軸方向移動駆動用電動機
７ 第１軸部分
８ 第２軸部分
９ 軸方向移動するための手段（ねじ付きスピンドル／ナット）
１０ ねじ付きスピンドル
１１ ナット
１２ ハウジング
１３ 制動手段あるいは停止手段
１４ 電動機５の回転子
１５ 電動機５の固定子
１６ センサ
１７ センサ

Claims (7)

1. 軸部（４）をハウジング（１２）に対して半径方向および軸方向に支持するための少なくとも１つの軸受ユニット（２，３）を有し、軸部（４）をハウジング（１２）に対して回転運動並びに軸方向運動するための手段（５，６，９）が設けられており、軸部（４）が電動機（５）によって回転駆動される第１軸部分（７）に固く結合され、軸部（４）あるいは第１軸部分（７）が第２軸部分（８）に固く結合され、第２軸部分（８）がこの第２軸部分（８）をハウジング（１２）に対して軸方向に移動するための電動機（６）で駆動される手段（９）に結合されている軸受装置において、第２軸部分（８）がねじ（１０）を有し、軸方向移動するための手段（９）がねじ付きスピンドル・ナット装置（１０，１１）として形成されており、軸部（４）を回転駆動するための電動機（５）が、第１軸部分（７）の周囲に同心に配置された直接駆動モータとして形成され、該電動機（５）の固定子（１５）の軸方向長さが回転子（１４）の軸方向長よりも少なくとも最大軸方向移動距離だけ大きく形成され、該電動機（５）の回転子（１４）と固定子（１５）との軸方向に相対移動を可能にしていることを特徴とする軸受装置。
2. 軸部（４）、第１軸部分（７）および第２軸部分（８）が、互いに一体に結合され、１本の共通軸体として形成されていることとする請求項１に記載の軸受装置。
3. ナット（１１）が、ハウジング（１２）に対して、軸受（３）によって回転可能に且つ軸方向に移動不能に支持されていることとする請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
4. 軸部（４）を軸方向に移動駆動するための電動機（６）が、第２軸部分（８）の周りに同心に配置された直接駆動モータとして形成されていることとする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の軸受装置。
5. 軸部（４）を軸方向に移動駆動するための電動機（６）が、ナット（１１）を駆動することとする請求項４に記載の軸受装置。
6. 軸部（４）の軸方向移動が最大許容値に達したとき、軸方向移動するための手段（５，６，９）を無効にするか遮断する制動手段あるいは停止手段（１３）が設けられていることとする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の軸受装置。
7. 第１軸部分（７）そしてナット（１１）の回転運動を検出するためのセンサ（１６，１７）が設けられていることとする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の軸受装置。

Images