DE69306528T2

DE69306528T2 - Schleifspindel Vorrichtung

Info

Publication number: DE69306528T2
Application number: DE69306528T
Authority: DE
Inventors: Yoshimasa Oda; Masato Ota
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1993-10-04
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2013-10-05
Also published as: US5462470A; JPH06134667A; DE69306528D1; EP0595070A1; EP0595070B1

Description

Die Erfindung betrifft Schleifspindelvorrichtungen zum Aufbau von Schleifmaschinen, und insbesondere das Planen von leichtgewichtigen Maschinen.
Eine herkömmliche Schleifspindelvorrichtung, wie in Figur 5 dargestellt, beinhaltet eine in Lagern 51, 51 in einem Gehäuse 50 gelagerte zylinderförmige Drehwelle 52, einen an einem Ende der Drehwelle 52 in einen Flansch 53 eingesetzten Schleifstein 54, eine am anderen Ende der Drehwelle 52 vorgesehene Riemenscheibe 56, und einen Antriebsmotor 55, der mit der Riemenscheibe 56 durch einen Riemen 57 verbunden ist, und eine Motorriemenscheibe 58. In der Schleifspindelvorrichtung wird der Schleifstein 54 in Einheit mit der Drehwelle 52 gedreht, die durch den Antriebsmotor 55 über die Motorriemenscheibe 58, den Riemen 57 und die Riemenscheibe 56 angetrieben wird.
In der herkömmlichen Schleifspindelvorrichtung ist der Schleifstein 54 an einem Ende der Drehwelle 52 in Einheit im Flansch 53 befestigt, d.h. Schleifstein 54 und Flansch 53 bilden eine Einheit und sind aufeinanderfolgend zentriert auf einer verlängerten Welle 52 angeordnet, wodurch sich die Gesamtlänge der Drehwelle 52 um die Länge von Schleifstein 54 plus Flansch 53 verlängert. Zusätzlich werden Schleifstein 54 und Flansch 53 zum Ende der Drehwelle 52 zu verschoben, was zur Wahrung der erforderlichen Steifheit der Welle unbedingt eine stärkere Dicke und einen größeren Durchmesser der zylinderförmigen Welle 52 erfordert. Daher ergeben sich für das die Drehwelle 52 enthaltende Gehäuse 50 und für die die Drehwelle 52 haltenden Halteglieder des Lagers 51 stärkere Größen, folglich wirken sich die stärkere Größe und das höhere Gewicht nachteilig auf die gesamte Schleifspindelvorrichtung bzw. auf die gesamten Tiefschnitt-Bewegungseinheit aus. Zur Reduzierung des Kontaktdrucks zwischen der großen und schweren Tiefschnitt-Bewegungseinheit (Schleifspindelvorrichtung) und einer Führung der Tiefschnitt-Verschiebestruktur, sowie zum glatten Verschieben der Tiefschnitt-Bewegungseinheit entlang einer solchen Führung, ist eine Führungsfläche in größerem Umfang erforderlich, und der Antriebsmotor der Tiefschnitt-Verschiebungsstruktur muß größer sein. So ergibt sich ein Nachteil aus der stärkeren Größe der Tiefschnitt-Verschiebungsstruktur zusätzlich zu der der Schleifspindelvorrichtung und führt dazu, daß ein Feinschliff unmöglich wird.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebene Situation gemacht. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine kleinere und leichtere Schleifspindelvorrichtung bereitzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung, wie in Anspruch 1 beansprucht, eine Schleifspindelvorrichtung vor, die beinhaltet: Ein einander gegenüberliegendes Gehäusepaar; eine feste Welle, deren ein Ende am Gehäuse auf der einen Seite und deren anderes Ende am Gehäuse auf der anderen Seite befestigt ist; einen zwischen den Gehäusen angeordneten und drehbar in die feste Welle eingeführten zylindrischen Rotor; einen am Außenumfang des Rotors in Einheit vorgesehenen Mittelflansch; einen am Außenumfang des Mittelflansches befestigten Schleifstein; ein zwischen Innenumfang des Rotors und Außenumfang der festen Welle angeordnetes radiales Magnetlager, das den Rotor in radialer Richtung lagert; ein zwischen einer Endfläche des Mittelflansches und einer Innenwandfläche der Gehäuse vorgesehenes axiales Magnetlager, das den Rotor in Wellenrichtung lagert; und zum Drehen der Welle um ihren Wellenmittelpunkt entweder Antriebsmotoren, die zwischen den Endflächen der Mittelflansche und den Innenwandflächen der Gehäuse angeordnet sind, oder einen Antriebsmotor, der zwischen dem Innenumfang des Rotors und dem Außenumfang der festen Welle angeordnet ist.
Die Erfindung gemäß Anspruch 2 sieht vor eine Schleifspindelvorrichtung, die beinhaltet: Ein einander gegenüberliegendes Gehäusepaar; einen Rotor, dessen eines Ende gegenüber dem Gehäuse auf der einen Seite und dessen anderes Ende gegenüber dem Gehäuse auf der anderen Seite liegt; einen in Einheit am Außenumfang des Rotors ausgebildeten Mittelflansch; einen am Außenumfang des Mittelflansches befestigten Schleifstein; zwischen Außenumfang des Rotors und Innenwandflächen der Gehäuse angeordnete radiale Magnetlager, die den Rotor in radialer Richtung lagern; ein zwischen einer Endfläche des Mittelflansches und der Innenwandfläche des Gehäuses vorgesehenes axiales Magnetlager, das den Rotor in Wellenrichtung lagert; und zum Drehen der Welle um ihren Wellenmittelpunkt entweder Antriebsmotoren, die zwischen den Endflächen der Mittelflansche und den Innenwandflächen der Gehäuse angeordnet sind, oder einen Antriebsmotor, der zwischen dem Außenumfang des Rotors und der Innenwandfläche des Gehäuses angeordnet ist.
Da Schleifstein und Mittelflansch auf der verlängerten Welle mittig auf einem Außenumfang des Rotors angeordnet sind, und die Schleifspindelvorrichtung gegen die Wellenmitte des Rotors zu erheblich kleiner wird, hat der Rotor aufgrund seines Mittelflansches zusätzlich eine höhere Steifheit. Somit kann der Rotor eine dünnere Struktur erhalten und eine leichtgewichtige Schleifspindelvorrichtung realisiert werden.
Figur 1 ist ein Schnitt durch eine Schleifspindelvorrichtung und zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß Anspruch 1;
Figur 2 ist ein Schnitt durch eine Schleifspindelvorrichtung und zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Beispiel gemäß Anspruch 1;
Figur 3 ist ein Schnitt durch eine Schleifspindelvorrichtung und zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß Anspruch 2;
Figur 4 ist ein Schnitt durch eine Schleifspindelvorrichtung und zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Beispiel gemäß Anspruch 2; und
Figur 5 ist ein Schnitt durch eine herkömmliche Schleifspindelvorrichtung.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen für Schleifspindelvorrichtungen werden jetzt im Detail anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben.
In Figur 1 beinhaltet eine Schleifspindelvorrichtung ein in vorgegebenem Abstand einander gegenüberliegendes Gehäusepaar 1 und 2 und eine zwischen den Gehäusen 1 und 2 angeordnete feste Welle 3, wobei ein Ende der festen Welle 3 in der Mitte des Gehäuses 1 auf der einen Seite, und das andere Ende der festen Welle 3 in der Mitte des Gehäuses 2 auf der anderen Seite befestigt ist.
Ein drehbar in die feste Welle 3 eingeführter zylinderförmiger Rotor 4 ist zwischen den Gehäusen 1 und 2 angeordnet, und ein Mittelflansch 5 ist in Einheit am Außenumfang des Rotors 4 ausgebildet. Beide Endflächen des Mittelflansches 5 liegen gegenüber den Innenwandflächen der Gehäuse 1 und 2, und haben jeweils einen größeren Durchmesser als die Gehäuse 1 und 2. Der Außenumfang des Mittelflansches 5 ragt über die Außenseite der Gehäuse 1 und 2 hinaus.
Ein lösbar an der am Außenumfang des Mittelflansches 5 ausgebildeten ringförmigen Schulter 6 befestigter ringförmiger Schleifstein 7 ist durch ein Schleifsteinbefestigungsglied 8 in Einheit am Mittelflansch 5 befestigt. Der Schleifstein 7 ist durch den Mittelflansch 5 am Außenumfang des Rotors 4 angeordnet.
Ein zwischen dem Innenumfang des Rotors 4 und einem Außenumfang der festen Welle 3 vorgesehenes radiales Magnetlager 9 besteht aus radialen Positionssensoren 9a und einem radialen Elektromagneten 9b und dergl., wobei die radialen Positionssensoren 9a und ein radialer Elektromagnet 9b auf der Seite der festen Welle 3 befestigt sind. Die radialen Positionssensoren 9a erfassen einen Abstand vom Rotor 4 entlang der radialen Richtung des Rotors 4, der radiale Elektromagnet 9b wird gemäß dem mit dem von den radialen Positionssensoren 9a erfaßten Wert erregt, und eine aus dieser Erregung entstehende Magnetkraft wirkt auf den Innenumfang von Rotor 4, um den Rotor 4 in radialer Richtung zu haltern.
Ein zwischen einer Endfläche des Mittelflansches 5 und einer Innenwandseite der Gehäuse 1 und 2 vorgesehenes axiales Magnetlager 10 besteht aus axialen Positionssensoren (nicht dargestellt) und axialen Elektromagneten 10b, 10b und dergl., wobei die axialen Positionssensoren (nicht dargestellt) und die axialen Elektromagneten 10b, 10b an der Innenwandseite der jeweiligen Gehäuse 1 und 2 angeordnet sind. Die axialen Positionssensoren erfassen einen Abstand von einer Endfläche des Rotors 4 bzw. einen Abstand von einer Endfläche des Mittelflansches 5 jeweils entlang einer Wellenmittenrichtung von Rotor 4, wobei die axialen Elektromagneten 10b, 10b in Übereinstimmung mit einem von den axialen Positionssensoren erfaßten Wert erregt werden, und die aus der Erregung entstehende Magnetkraft wirkt auf beide Endflächen des Mittelflansches 5, um den Rotor 4 in Wellenrichtung zu haltern.
Zwei Antriebsmotoren 11, 11 sind zwischen der Endfläche des Mittelflansches 5 und den Innenwandflächen der Gehäuse 1 und 2 vorgesehen. Die beiden Antriebsmotoren 11, durch die der Rotor 4 auf der Wellenmitte in Einheit mit Mittelflansch 5 rotieren kann, sind einander gegenüber auf beiden Seiten des Mittelflansches 5 angeordnet, gleichzeitig sind die Anker 11a, 11a der Antriebsmotoren 11, 11 jeweils in die Endflächen des Mittelflansches 5 eingebettet, die Statoren 11b, 11b der Antriebsmotoren 11, 11 sind an den Innenwandflächen der Gehäuse 1 und 2 montiert.
Schutzlager 12, 12 sind auf beiden Seiten des radialen Magnetlagers 9 angeordnet, ein Innenring 12 des Schutzlagers 12 ist in Einheit an der festen Welle 3 befestigt, gleichzeitig ist gegenüber dem Innenumfang des Rotor 4 an einem kleinen Spalt ein Außenring 12 vorgesehen.
Die so gebaute Schleifspindelvorrichtung, das radiale Magnetlager 9 und das axiale Magnetlager 10 haltern den Rotor 4 jeweils in axialer und radialer Richtung, wobei die Antriebsmotoren 11, 11 den Rotor 4 in Einheit mit dem Mittelflansch 5 auf der Wellenmitte drehen.
Der Mittelflansch 5 ist in Einheit am Außenumfang des Rotors ausgebildet, und der Schleifstein ist am Außenumfang des Mittelflansches angeordnet, folglich sind Schleifstein und Mittelflansch in Einheit in verlängerter Linie des Außenumfangs des Rotors vorgesehen, wobei durch Schleifstein und Mittelflansch keine Verlängerung der Gesamtlänge des Rotors auftritt, und sicherlich bedeutet die geringere Größe der Schleifspindelvorrichtung in Richtung der Wellenmitte des Rotors zusätzlich einen Rotor mit hoher Steifheit, da der Mittelflansch ohne Erhöhung seiner Dicke angebracht werden kann, und die Leichtbauweise der Schleifspindelvorrichtung bedeutet ferner, daß die Tiefschnittverschiebungsstruktur für das tiefschneidende Verschieben der leichten Schleifspindelvorrichtung ebenfalls kleiner konstruiert werden kann.
Der Einsatz der Magnetlager sieht einen Spalt zwischen Rotor und Magnetlager vor und erzeugt eine elektrisch bewirkte Stellungsverschiebung des Rotors. So kann ein Feinschliff auf einfache Weise und ohne Verschiebung der Tiefschnitt-Verschiebungsstruktur ausgeführt werden.
Der Schleifstein ist am Außenumfang des Mittelflansches befestigt, das radiale Magnetlager befindet sich am Innenumfang des Rotors, und die axialen Magnetlager und die Antriebsmotoren sind an den Endflächen des Mittelflansches angeordnet. D.h. das radiale Magnetlager, die axialen Magnetlager und der Antriebsmotor und dergl. sind alle zusammen innerhalb des Schleifsteins angeordnet, somit werden Werkstücke an beiden Endflächen des Schleifsteins angeordnet, und beide Werkstücke können gleichzeitig bearbeitet werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Antriebsmotoren 11 zwischen der Endfläche des Mittelflansches 5 und den Innenwandflächen der Gehäuse 1 und 2 angeordnet. Jedoch kann beispielhaft ein Antriebsmotor 11, wie in Figur 2 dargestellt wird, vorzugsweise zwischen einem Außenumfang einer festen Welle 3 und einem Innenumfang eines Rotors 4 angeordnet werden, wobei ein Anker 11a des Antriebsmotors 11 im Innenumfang des Rotors 4 eingebettet ist, und ein Stator 11b des Antriebsmotors 11 ist in Einheit am Außenumfang der festen Welle 3 ausgebildet.
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Schleifspindelvorrichtung gemäß Anspruch 2. Dabei gelten für entsprechende Glieder jeweils die gleichen Bezugszeichen, wie sie bereits für die in der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Anspruch 1 beschriebene Schleifspindelvorrichtung benutzt werden.
Bei der Schleifspindelvorrichtung in Figur 3 ist ein zwischen einem im vorgegebenen Abstand gegenüberliegenden Gehäusepaar 1 und 2 vorgesehener Rotor 4 so angeordnet, daß sein eines Ende einer Innenwandfläche des Gehäuses 1 auf der einen Seite, und sein anderes Ende einer Innenwandfläche des Gehäuses 2 auf der anderen Seite gegenüberliegt.
Ein Mittelflansch 5 ist in Einheit auf dem Außenumfang des Rotors 4 ausgebildet, ein Schleifstein 7 ist lösbar am Außenumfang des Mittelflansches 5 befestigt. Doch sind ein solcher Aufbau des Mittelflansches 5 und die lösbare Struktur des Schleifsteins 7 die gleichen wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, weshalb von einer detaillierten Beschreibung hier abgesehen wird.
Radiale Magnetlager 9, 9 sind an beiden Endflächen des Mittelflansches 5 zwischen dem Außenumfang des Rotors 4 und der Innenwandfläche der Gehäuse 1 und 2 vorgesehen, und die radialen Magnetlager 9, 9 bestehen aus radialen Positionssensoren 9a und Elektromagneten 9b und dergl., jedes Paar aus radialem Positionssensor 9a und Elektromagnet 9b ist jeweils am Gehäuse 1 auf der einen Seite und am Gehäuse 2 auf der anderen Seite vorgesehen. Die radialen Positionssensoren 9a erfassen einen Abstand vom Rotor 4 entlang einer radialen Richtung des Rotors 4, wobei die radialen Elektromagneten 9b gemäß einem von den radialen Positionssensoren 9a erfaßten Wert erregt werden, und eine durch diese Erregung entstehende Magnetkraft wirkt auf den Außenumfang des Rotors 4 und haltert den Rotor 4 in seiner Radialrichtung.
Ein axiales Magnetlager 10 liegt zwischen einer Endfläche des Mittelflansches 5 und den Innenwandflächen der Gehäuse, zwei Antriebsmotoren 11, 11, sind zwischen den Endflächen des Mittelflansches 5 und den Innenwandflächen der Gehäuse 1 und 2 vorgesehen, doch ist diese Konstruktion der axialen Magnetlager 10 und der Antriebsmotoren 11 dieselbe, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, daher wird von ihrer Erklärung abgesehen.
Schutzlager 12, 12, sind auf beiden Endseiten des Rotors 4 angeordnet, Innenringe 12a der Schutzlager 12 sind einander gegenüber in sehr kleinen Abständen vom Außenumfang des Rotors 4 angeordnet, und Außenringe 12b sind in Einheit an Innenwandflächen der Gehäuse 1 und 2 befestigt.
Gemäß dieser Schleifspindelvorrichtung kann es auch vorkommen, daß die radialen Magnetlager 9 und das axiale Magnetlager 10 den Rotor 4 in Wellenrichtung und in radialer Richtung haltern, und dann treiben die Antriebsmotoren 11, 11 den Rotor 4 in Einheit mit dem Mittelflansch 5 auf der Wellenmitte an.
Daher ist bei der Schleifspindelvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform der Mittelflansch in Einheit am Außenumfang des Rotors angeordnet, und der Schleifstein ist am Außenumfang des Mittelflansches befestigt, folglich sind Schleifstein und Mittelflansch in Einheit in verlängerter Linie des Außenumfangs des Rotors vorgesehen, wobei durch Schleifstein und Mittelflansch keine Verlängerung der Gesamtlänge des Rotors auftritt. Sicherlich bedeutet die geringere Größe der Schleifspindelvorrichtung in Richtung der Wellenmitte des Rotors zusätzlich einen Rotor mit hoher Steifheit, da der Mittelflansch ohne Erhöhung seiner Dicke angebracht werden kann, und die Leichtbauweise der Schleifspindelvorrichtung bedeutet ferner, daß die Tiefschnittverschiebungsstruktur für das tiefschneidende Verschieben der leichten Schleifspindelvorrichtung ebenfalls kleiner konstruiert werden kann.
Der Einsatz der Magnetlager dieser Ausführungsform sieht einen Spalt zwischen Rotor und Magnetlager vor und erzeugt eine elektrisch bewirkte Stellungsverschiebung des Rotors. So kann ein Feinschliff auf einfache Weise und ohne Verschiebung der Tiefschnitt-Verschiebungsstruktur ausgeführt werden.
Der Schleifstein ist am Außenumfang des Mittelflansches befestigt, die radialen Magnetlager befinden sich am Innenumfang des Rotors, und das axiale Magnetlager und die Antriebsmotoren sind an den Endflächen des Mittelflansches angeordnet. D.h. die radialen Magnetlager, das axiale Magnetlager und die Antriebsmotoren und dergl. sind alle zusammen innerhalb des Schleifsteins angeordnet, somit werden Werkstücke an beiden Endflächen des Schleifsteins angeordnet, und beide Werkstücke können gleichzeitig bearbeitet werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Antriebsmotoren 11 zwischen der Endfläche des Mittelflansches 5 und den Innenwandflächen der Gehäuse 1 und 2 angeordnet. Jedoch kann als weiteres Beispiel ein Antriebsmotor 11, wie in Figur 4 dargestellt wird, vorzugsweise zwischen einem Außenumfang einer festen Welle 3 und einem Innenumfang eines Rotors 4 angeordnet werden, wobei ein Anker 11a des Antriebsmotors 11 im Innenumfang des Rotors 4 eingebettet ist, und ein Stator 11b des Antriebsmotors 11 ist in Einheit am Innenumfang eines Gehäuses 1 ausgebildet.
Daher ist bei der Schleifspindelvorrichtung der vorliegenden Erfindung der Mittelflansch in Einheit am Außenumfang des Rotors ausgebildet, und der Schleifstein ist am Außenumfang des Mittelflansches angeordnet, folglich sind Schleifstein und Mittelflansch in Einheit in verlängerter Linie des Außenumfangs des Rotors vorgesehen, wobei durch Schleifstein und Mittelflansch keine Verlängerung der Gesamtlänge des Rotors auftritt. Aus diesem Grund bedeutet natürlich die geringere Größe der Schleifspindelvorrichtung in Richtung der Wellenmitte des Rotors zusätzlich einen Rotor mit hoher Steifheit, da der Mittelflansch ohne Erhöhung seiner Dicke angebracht werden kann. Somit bedeutet die Leichtbauweise der Schleifspindelvorrichtung ferner, daß die Tiefschnittverschiebungsstruktur für das tiefschneidende Verschieben der leichten Schleifspindelvorrichtung ebenfalls kleiner konstruiert werden kann.
Gemäß dieser Schleifspindelvorrichtung ist ein Spalt zwischen Rotor und Magnetlager vorgesehen, und die Position des Rotors kann elektrisch verändert werden, somit kann ein Feinschliff auf leichte Weise ohne Verschiebung der Tiefschnitt-Verschiebungsstruktur ausgeführt werden.
Dieselben Wirkungen wie oben beschrieben lassen sich auch in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 2 erzielen.

Claims

1. Eine Schleifspindelvorrichtung, die beinhaltet: Ein einander gegenüberliegendes Gehäusepaar (1, 2);

eine feste Welle (3), deren ein Ende am Gehäuse auf der einen Seite und deren anderes Ende am Gehäuse auf der anderen Seite befestigt ist;

einen zwischen den Gehäusen angeordneten und drehbar in die feste Welle eingeführten zylindrischen Rotor (4);

einen am Außenumfang des Rotors in Einheit vorgesehenen Mittelflansch (5);

einen am Außenumfang des Mittelflansches befestigten Schleifstein (7);

ein zwischen innerem Umfang des Rotors und äußerem Umfang der festen Welle angeordnetes radiales Magnetlager (9), das den Rotor in radialer Richtung lagert;

ein zwischen einer Endfläche des Mittelflansches und einer Innenwandfläche der Gehäuse vorgesehenes axiales Magnetlager (10), das den Rotor in Wellenrichtung lagert; und

zum Drehen der Welle um ihren Wellenmittelpunkt

entweder Antriebsmotoren (11), die zwischen den Endflächen der Mittelflansche und den Innenwandflächen der Gehäuse angeordnet sind,

oder einen Antriebsmotor (11), der zwischen dem Innenumfang des Rotors und dem Außenumfang der festen Welle angeordnet ist.

2. Eine Schleifspindelvorrichtung, die beinhaltet: Ein einander gegenüberliegendes Gehäusepaar (1, 2);

einen Rotor (4), dessen eines Ende gegenüber dem Gehäuse auf der einen Seite und dessen anderes Ende gegenüber dem Gehäuse auf der anderen Seite liegt;

einen in Einheit am Außenumfang des Rotors ausgebildeten Mittelflansch (5);

einen am Außenumfang des Mittelflansches befestigten Schleifstein (7);

zwischen äußerem Umfang des Rotors und Innenwandflächen der Gehäuse angeordnete radiale Magnetlager (9), die den Rotor in radialer Richtung lagern;

ein zwischen einer Endfläche des Mittelflansches und der inneren Wandfläche des Gehäuses vorgesehenes axiales Magnetlager (10), das den Rotor in Wellenrichtung lagert; und

zum Drehen der Welle um ihren Wellenmittelpunkt

entweder Antriebsmotoren (11), die zwischen den Endflächen der Mittelflansche und dem Innenwandflächen der Gehäuse angeordnet sind,

oder einen Antriebsmotor (11), der zwischen dem Außenumfang des Rotors und der Innenwandfläche des Gehäuses angeordnet ist.