专利名称：旋转设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括非旋转部分和可相对于非旋转部分旋转的旋转轴的旋转设备。具体来说，这种旋转设备包括处于旋转轴和非旋转部分之间的旋转部件。在旋转轴和旋转部件之间设置有内轴承。在旋转部件和非旋转部分之间设置有外轴承。
背景技术：
在传统的旋转设备中，如果旋转轴高速旋转，则需要使用合乎高速旋转要求的专用轴承。当旋转轴高速旋转时，轴承承受着很大的载荷。因此，希望提高轴承的稳定性和使用寿命。
在日本专利未审查公开第2000-271804号中，本申请人提出了一种能够在不对轴承造成很大的载荷的情况下实现旋转轴高速旋转的旋转设备，即使该轴承具有低圆周速度条件也能够实现高度旋转。
不过，如果施加在轴承上的载荷是不平衡的，齿轮的反冲力或摩擦力的增加有时候会对旋转造成问题。
另一方面，针对旋转轴、旋转部件和/或非旋转部分的结构，应当为轴承适当使用润滑剂。
发明内容
本发明的目的是，提供一种旋转轴可以在轴承得到稳定的同时高速旋转的旋转设备。
所有权利要求的词句以引用的方式包含在说明书中。
按照本发明，可以使施加在外轴承和内轴承上的预载荷保持平衡。以高速稳定地旋转旋转轴成为可能。
在本发明的一种模式下，将旋转部件分为第一旋转部件和第二旋转部件。第一内轴承的外环、第一旋转部件和第一外轴承的内环是一体地彼此固定在一起的。第二内轴承的外环、第二旋转部件和第二外轴承的内环是一体地彼此固定在一起的。此外，在第一内轴承的内环和第二内轴承的内环固定在旋转轴上的条件下，当第一外轴承的外环和第二外轴承的外环固定在非旋转部分上时，第一外轴承的外环和第二外轴承的外环在沿着旋转轴的中心轴线方向的相反方向上发生轻微移动。由于它们的联锁作用，第一旋转部件和第二旋转部件在沿着旋转轴的中心轴线方向的相反方向上发生轻微移动。这样，第一内轴承和第一外轴承在沿着沿旋转轴的中心轴线方向的第一方向的联动关系下分别承受着第一预载荷和第二预载荷，并且于是第二内轴承和第二外轴承在沿着与沿旋转轴的中心轴线方向的第一方向相反的第二方向的联动关系下分别承受着第一预载荷和第二预载荷。结果，能够使施加在第一内轴承和第二内轴承上的第一预载荷保持平衡，并且还能够使施加在第一外轴承和第二外轴承上的第二预载荷保持平衡。
在本发明的另一种模式下，第一内轴承的外环固定在第一旋转部件的后端处。第二内轴承的外环固定在第二旋转部件的前端处。将第一外轴承的内环设置在第一旋转部件的前端与第一内轴承的安装位置之间的中间区域内。将第二外轴承的内环设置在第二旋转部件的后端与第二内轴承的安装位置之间的中间区域内。结果，能够使施加在第一外轴承和第二外轴承上的预载荷与施加在第一内轴承和第二内轴承上的预载荷保持平衡。
在本发明的另一种模式下，第一旋转部件包括第一大直径部分和第一小直径部分。第一内轴承的外环支撑在第一大直径部分的内侧上。第一外轴承的内环支撑在第一小直径部分的外侧上。第二旋转部分包括第二大直径部分和第二小直径部分。第二内轴承的外环支撑在第二大直径部分的内侧上。第二外轴承的内环支撑在第二小直径部分的外侧上。结果，能够以简单的结构和高效地使预载荷保持平衡。
在本发明的另一种模式下，将旋转部件构成为单一部件。在第一内轴承的内环和第二内轴承的内环固定在旋转轴上的条件下，当第一外轴承的外环和/或第二外轴承的外环固定在非旋转部分上时，第一外轴承的外环和/或第二外轴承的外环沿着旋转轴的中心轴线方向发生轻微移动。由于它们的联锁作用，旋转部件沿着中心轴线方向发生轻微移动。从而，第一内轴承、第一外轴承、第二内轴承和第二外轴承全部都在联动关系下承受着各自的预载荷。结果，能够更加简化旋转部件的结构。
按照本发明另一种模式的旋转设备，包括非旋转部分；旋转轴，该旋转轴可相对于非旋转部分旋转；旋转部件，该旋转部件设置在旋转轴与非旋转部分之间；内轴承，该内轴承设置在旋转轴与旋转部件之间；和外轴承，该外轴承设置在旋转部分与非旋转部分之间。内轴承包括第一内轴承和第二内轴承，它们沿着旋转轴的中心轴线方向彼此间隔开。外轴承包括第一外轴承和第二外轴承，它们沿着旋转轴的中心轴线方向彼此间隔开。第一内轴承的外环和第一外轴承的内环固定在旋转部件上。第二内轴承的外环和第二外轴承的内环固定在旋转部件上。在第一内轴承的内环和第二内轴承的内环固定在旋转轴上的条件下，当第一外轴承的外环和/或第二外轴承的外环固定在非旋转部分上时，第一外轴承的外环和/或第二外轴承的外环沿着旋转轴的中心轴线方向发生移动。由于它们的联锁作用，旋转部件沿着中心轴线方向发生轻微移动。这样，第一内轴承、第一外轴承、第二内轴承和第二外轴承中的至少两个在联动关系下承受着各自的预载荷。
优选地，第一内轴承、第一外轴承、第二内轴承和第二外轴承具有良好的联动关系。可以只有第一内轴承和第一外轴承具有联动关系。可以只有第一内轴承、第一外轴承和第二内轴承具有联动关系。
另外，按照本发明的旋转设备包括一种旋转设备，包括非旋转部分；旋转轴，该旋转轴可相对于非旋转部分旋转；旋转部件，该旋转部件设置在旋转轴与非旋转部分之间；内轴承，该内轴承设置在旋转轴与旋转部件之间；和外轴承，该外轴承设置在旋转部分与非旋转部分之间。外轴承用油气或油雾加以润滑，而内轴承是用油脂加以润滑的。
优选地，将按照本发明的旋转设备应用于机床的主轴头。
优选地，将旋转部件构成为连接套筒。按照本发明的旋转设备包括可与旋转轴一起或独立于旋转轴可旋转地驱动的旋转部件的结构，虽然在下面的实施方式中将旋转部件可旋转地配置在旋转轴与非旋转部分之间。
在本发明的另一种模式下，将旋转部件分为第一旋转部件和第二旋转部件。第一内轴承的外环、第一旋转部件和第一外轴承的内环是一体地彼此固定在一起的。第二内轴承的外环、第二旋转部件和第二外轴承的内环是一体地彼此固定在一起的。在第一内轴承的内环和第二内轴承的内环固定在旋转轴上的条件下，当第一外轴承的外环和第二外轴承的外环固定在非旋转部分上时，第一外轴承的外环和第二外轴承的外环在沿着旋转轴的中心轴线方向的相反方向上发生轻微移动。由于它们的联锁作用，第一旋转部件和第二旋转部件在沿着旋转轴的中心轴线方向的相反方向上发生轻微移动，从而第一内轴承和第一外轴承在沿着沿旋转轴的中心轴线方向的第一方向的联动关系下分别承受着第一预载荷和第二预载荷。此外，第二内轴承和第二外轴承在沿着与沿旋转轴的中心轴线方向的第一方向相反的第二方向的联动关系下分别承受着第一预载荷和第二预载荷。
在本发明的另一种模式下，第一内轴承的外环固定在第一旋转部件的后端处。第二内轴承的外环固定在第二旋转部件的前端处。将第一外轴承的内环设置在第一旋转部件的前端与第一内轴承的安装位置之间的中间区域内。将第二外轴承的内环设置在第二旋转部件的后端与第二内轴承的安装位置之间的中间区域内。
在本发明的另一种模式下，第一旋转部件包括第一大直径部分和第一小直径部分。第一内轴承的外环支撑在第一大直径部分的内侧上。第一外轴承的内环支撑在第一小直径部分的外侧上。第二旋转部分包括第二大直径部分和第二小直径部分。第二内轴承的外环支撑在第二大直径部分的内侧上。第二外轴承的内环支撑在第二小直径部分的外侧上。可以将旋转部件构成为具有隆起等的圆柱形部件。
在本发明的另一种模式下，将旋转部件构成为单一部件。在第一内轴承的内环和第二内轴承的内环固定在旋转轴上的条件下，当第一外轴承的外环和/或第二外轴承的外环固定在非旋转部分上时，第一外轴承的外环和/或第二外轴承的外环沿着旋转轴的中心轴线方向发生轻微移动。由于它们的联锁作用，旋转部件沿着中心轴线方向发生轻微移动。结果，第一内轴承、第一外轴承、第二内轴承和第二外轴承全部都在联动关系下承受着各自的预载荷。
优选地，当第一外轴承的外环或第二外轴承的外环固定在非旋转部分上时，第一外轴承的外环或第二外轴承的外环沿着旋转轴的中心轴线方向发生轻微移动。不过，当第一外轴承的外环和第二外轴承的外环固定在非旋转部分上时，也可以是第一外轴承的外环和第二外轴承的外环沿着旋转轴的中心轴线方向发生轻微移动。
在传统的旋转设备中，已经认定，轴承的外环必须是固定的。本发明基于与这样的传统旋转设备完全不同的理念。按照本发明，使轴承的外环旋转能够实现超高速旋转。本发明是一种划时代的发明。
在机床中，由于旋转轴的主要任务是借助刀具等处理金属材料，因此优选要改善旋转轴的功能或性能。
对用在旋转设备中的轴承的圆周速度(旋转速度×轴承的周长)存在着限制。dN值(轴承的直径×旋转速度)将这一限制表示为轴承的性能。如果我们想要实现高速旋转，则除了减小轴承的直径来降低旋转轴的圆周速度之外，别无选择。
如果减小轴承的直径，则轴的刚度和动力传送性能都会降低。现有的用于高速旋转的旋转轴仅能提供用在精密加工中的极低扭矩。
按照本发明，能够有力地增大轴承的限制旋转速度，而不用减小轴承的直径。按照本发明，与传统的设备相比，可以获得两倍或更大的扭矩，例如11.7Nm。
用于支撑旋转轴的轴承的外环通常固定在它的轴承箱上。
在本发明的另一种模式下，将轴承安装在第一轴(旋转轴)上，同时将轴承的外环安装到第二轴(连接套筒)中。第二轴(连接套筒)此外还作为另一个轴承得到支撑。这样，能够使该第二轴旋转。在这种情况下，实现了双轴承结构。第一轴(旋转轴)可以以高于限制旋转速度的相对速度旋转，而不会超过轴承的实际限制旋转速度。
例如，如果内轴承的直径是50mm，如果内轴承的限制旋转速度是25000转/分钟，并且如果外轴承的限制旋转速度是15000转/分钟，则直径为50mm的轴以不低于40000转/分钟的速度旋转。在这种情况下，可以获得1.6倍的旋转速度并且以不高于3.7kW的小功耗实现高速旋转和大扭矩。如果我们试图在传统的设备中获得同样的扭矩，则需要不低于30kW的功耗(在内置电机的情况下)。这样，按照本发明，能够实现例如大约八分之一的功耗节省，并且对环保问题做出了贡献。
近年来，随着旋转设备的性能不断提高，提高轴承的旋转速度成为了可能。如果使用按照本发明的设备，50000、60000或70000转/分钟的高旋转速度都是可行的。
附图1是表示按照本发明的一种实施方式的旋转设备的局部截面图。
附图2是表示按照本发明的另一种实施方式的旋转设备的局部截面图。
附图3是表示按照本发明的另一种实施方式的旋转设备的局部截面图。
具体实施例方式
实施方式1现在将参照附图1介绍按照本发明的第一种实施方式。
附图1是表示按照本发明的旋转设备的一种实例的局部截面图。
旋转设备10具有旋转轴12、非旋转部分14、连接套筒16、内轴承18、外轴承20和驱动源21。将连接套筒构成为本发明的旋转部件。
旋转设备10优选用于机床的主轴头。
旋转轴12是可相对于非旋转部分14旋转地得到支撑的。连接套筒16设置在旋转轴12与非旋转部分14之间。内轴承18设置在旋转轴12与连接套筒16之间。外轴承20设置在连接套筒16与非旋转部分14之间。可以借助驱动源21使旋转轴12旋转。连接套筒16可在旋转轴12与非旋转部分14之间自由旋转。
内轴承18包括沿着旋转轴12的中心轴线方向X分隔开的第一内轴承18a和第二内轴承18b。
在第一内轴承18a的内环与第二内轴承18b的内环之间设置有内环轴衬22。内环轴衬22与旋转轴12一起旋转。内环轴衬22在中心轴线方向X上的长度由附图标记71表示。内轴承18用油脂加以润滑。这是因为，如果使用喷气嘴来注入润滑油，则它的各个部分就要进行旋转。
外轴承20包括沿着旋转轴12的中心轴线方向X分隔开的第一外轴承20a和第二外轴承20b。
在第一外轴承20a的外环与第二外轴承20b的外环之间设置有外环轴衬24。外环轴衬24是与非旋转部分14一起静止不动的。外环轴衬24在中心轴线方向X上的长度由附图标记74表示。在外环轴衬24上设置有供油构件26，用于供应油气或油雾，作为由外轴承20使用的润滑剂。这是因为使用油气或油雾能够获得较高的旋转速度。
按照附图1所示的实施方式，将连接套筒16分为第一连接套筒16a和第二连接套筒16b。
第一内轴承18a的外环和第一外轴承20a的内环固定在第一连接套筒16a上。
第二内轴承18b的外环和第二外轴承20b的内环固定在第二连接套筒16b上。
第一连接套筒16a包括第一大直径部分16g和第一小直径部分16h。第一内轴承18a的外环支撑在第一大直径部分16g的内侧上。第一外轴承20a的内环支撑在第一小直径部分16h的外侧上。
而且，第二连接套筒16b包括第二大直径部分16i和第二小直径部分16i。第二内轴承18b的外环支撑在第一大直径部分16i的内侧上。第二外轴承20b的内环支撑在第二小直径部分16j的外侧上。
第一连接套筒16a具有第一外侧支撑面16c和第一内侧支撑面16d。第一外侧支撑面16c和第一内侧支撑面16d相对于旋转轴12的中心轴线方向X是垂直的。
沿着旋转轴12的中心轴线方向X施加在第一外轴承20a的外环上的推力经由第一连接套筒16a的第一外侧支撑面16c和第一内侧支撑面16d施加在第一内轴承18a的外环上。
第二连接套筒16b具有第二外侧支撑面16e和第二内侧支撑面16f。第二外侧支撑面16e和第二内侧支撑面16f相对于旋转轴12的中心轴线方向X是垂直的。
沿着旋转轴12的中心轴线方向X施加在第二外轴承20b的外环上的推力经由第二连接套筒16b的第二外侧支撑面16e和第二内侧支撑面16f施加在第二内轴承18b的外环上。
推力是沿着旋转轴12的中心轴线方向X施加在第一外轴承20a的内环上的。第一连接套筒16a将该推力传递给第一内轴承18a的外环。
此外，与前述推力方向相反的反推力沿着旋转轴12的中心轴线方向X施加在第二外轴承20b的内环上。第二连接套筒16b将该反向推力传递给第二内轴承18b的外环。
连接套筒16的大小(第一内侧支撑面16d与第二内侧支撑面16f之间的距离)由附图标记72表示。施加在第一内轴承18a上的第一预载荷F1和施加在第二内轴承18b上的第一预载荷F1’取决于内环轴衬22的大小71和连接套筒16的大小72。
内环宽度的大小(第一外侧支撑面16c与第二外侧支撑面16e之间的距离)由附图标记73表示。施加在第一外轴承20a上的第二预载荷F2和施加在第二外轴承20b上的第二预载荷F2’取决于内环宽度73和外环轴衬24的大小74。
由于将连接套筒16分成了第一连接套筒16a和第二连接套筒16b，因此大小72和73决定第一预载荷F1、F1’与第二预载荷F2、F2’之间的平衡。
这样，就有可能使施加在第一内轴承18a上的预载荷F1与施加在第一外轴承20a上的预载荷F2保持平衡。此外，有可能使施加在第二内轴承18b上的预载荷F1’与施加在第二外轴承20b上的预载荷F2’保持平衡。
在下文中，将更加详细地介绍围绕着连接套筒16、内轴承18和外轴承20的结构。在下文中，后端指的是驱动源21那一侧，而前端指的是工件(图中未示出)那一侧。
第一内轴承18a外环的前端固定在第一连接套筒16a的后端16n上。第一内轴承18a外环的后端是释放的。第一内轴承18a的内环相对于旋转轴12和内环轴衬22是固定的。
第二内轴承18b外环的后端固定在第二连接套筒16b的前端16p上。在第二内轴承18b外环的前端与非旋转部分14之间设置有小的间隔。第二内轴承18b的内环相对于旋转轴12和内环轴衬22是固定的。
将第一外轴承20a安排在第一连接套筒16a的前端16m与第一内轴承18a的安装位置之间的中间区域内。第一外轴承20a内环的后端固定在第一连接套筒16a的第一外侧支撑面16c上。第一外轴承20a内环的前端是释放的。在第一外轴承20a外环的后端与非旋转部分14之间设置有小的间隔。第一外轴承20a外环的前端固定在外环轴衬24上。
将第二外轴承20b安排在第二连接套筒16b的后端16q与第二内轴承18b的安装位置之间的中间区域内。第二外轴承20b内环的后端是释放的。第二外轴承20b内环的前端固定在第二连接套筒16b的第二外侧面16e上。第二外轴承20b外环的后端固定在外环轴衬24上。在第二外轴承20b外环的前端与非旋转部分14之间设置有小间隔。
第一内轴承18a的外环、第一连接套筒16a和第一外轴承20a的内环是一体地相互固定在一起的。在沿着旋转轴12的中心轴线方向X的第一方向X1上的联动关系下，第一内轴承18a和第一外轴承20a分别承受着第一预载荷F1和第二预载荷F2。在这种情况下，推力施加在第一内轴承20a外环的前端上。该推力经由第一外轴承20a的滚珠、第一外轴承20a内环的后端、第一连接套筒16a、第一内轴承18a外环的前端和第一内轴承18a的滚珠得以传递给第一内轴承18a的内环。
第二内轴承18b的外环、第二连接套筒16b和第二外轴承20b的内环是一体地相互固定在一起的。在与沿着旋转轴12的中心轴线方向X的第一方向X1相反的第二方向X2上，第二内轴承18b和第二外轴承20b分别承受着第一预载荷F1’和第二预载荷F2’。在这种情况下，推力施加在第二外轴承20b外环的后端上。该推力经由第二外轴承20b的滚珠、第二外轴承20b内环的前端、第二连接套筒16b、第二内轴承18b外环的后端和第二内轴承18b的滚珠传递到第二内轴承18b的内环上。
按照附图1所示的实施方式，在第一内轴承18a的内环和第二内轴承18b的内环固定在旋转轴12上的条件下，当第一外轴承20a的外环和第二外轴承20b的外环固定在非旋转部分14上时，第一外轴承20a的外环和第二外轴承20b的外环在沿着旋转轴12的中心轴线方向X的相反方向上发生轻微移动。与此发生联锁作用，第一连接套筒16a和第二连接套筒16b在沿着旋转轴的中心轴线方向X的相反方向上发生轻微移动。在沿着沿旋转轴的中心轴线方向X的第一方向X1的联动关系下，第一内轴承18a和第一外轴承20a分别承受着第一预载荷F1和第二预载荷F2。此外，在沿着与沿旋转轴的中心轴线方向X的第一方向X1相反的第二方向的联动关系下，第二内轴承18b和第二外轴承20b分别承受着第一预载荷F1’和第二预载荷F2’。
这样，能够使施加在内轴承18和外轴承20上的第一预载荷和第二预载荷分别相互平衡，并且获得稳定旋转。
现在将对供油构件26进行更加详细地介绍。
供油构件26设置在非旋转部分14上。供油构件26的末端位于第一外轴承20a与第二外轴承20b之间的间隔26a内。油气或油雾从供油构件26供应。油气或油雾是供应到第一外轴承20a和第二外轴承20b中的。
实施方式2现在将参照附图介绍按照本发明的第二实施方式。
附图2是表示按照本发明的旋转设备的一种实例的局部截面图。
旋转设备30具有旋转轴32、非旋转部分34、连接套筒36、内轴承38、外轴承40和驱动源41。将连接套筒构成为本发明的旋转部件。由于供油构件46具有与附图1的供油构件26相同的结构，因此省略对它的说明。
旋转设备30优选用于机床的主轴头。
旋转轴32是可相对于非旋转部分34旋转地得到支撑的。连接套筒36设置在旋转轴32与非旋转部分34之间。内轴承38设置在旋转轴32与连接套筒36之间。外轴承40设置在连接套筒36与非旋转部分34之间。可以借助驱动源41使旋转轴32旋转。连接套筒36可在旋转轴32与非旋转部分34之间自由旋转。
内轴承38包括沿着旋转轴32的中心轴线方向X分隔开的第一内轴承38a和第二内轴承38b。第一内轴承38a和第二内轴承38b在同一方向上面向。
在第一内轴承38a的内环与第二内轴承38b的内环之间设置有内环轴衬42。内环轴衬42与旋转轴32一起旋转。
外轴承40包括沿着旋转轴32的中心轴线方向X分隔开的第一外轴承40a和第二外轴承40b。
在第一外轴承40a的外环与第二外轴承40b的外环之间设置有外环轴衬44。外环轴衬44是与非旋转部分34一起静止不动的。
按照附图2所示的实施方式，连接套筒36包括单一部件。
第一内轴承38a的外环和第一外轴承40a的内环固定在连接套筒36上。
第二内轴承38b的外环和第二外轴承40b的内环固定在连接套筒36上。
连接套筒36包括第一大直径部分36g、小直径部分36h和第二大直径部分36i。第一内轴承38a的外环支撑在第一大直径部分36g的内侧上。第一外轴承40a的内环和第二外轴承40b的内环支撑在小直径部分36h的外侧上。
第二内轴承38b的外环借助止动件(图中未示出)固定在连接套筒36上。第二外轴承40b的外环是静止不动的。
连接套筒36具有第一外侧支撑面36c、第一内侧支撑面36d、第二外侧支撑面36e和第二内侧支撑面36f。第一外侧支撑面36c、第一内侧支撑面36d、第二外侧支撑面36e和第二内侧支撑面36f相对于旋转轴32的中心轴线方向X是垂直的。
推力是沿着旋转轴32的中心轴线方向X施加在第一外轴承40a的外环上的。该推力经由第一外侧支撑面36c和第一内侧支撑面36d施加在第一内轴承38a的外环上。此外，施加在连接套筒36上的推力经由第二外侧支撑面36e施加在第二外轴承40b的内环上。
该推力沿着旋转轴32的中心轴线方向X施加在第一外轴承40a的内环上。连接套筒36将该推力传递到第一内轴承38a的外环上。而且，该推力沿着旋转轴32的中心轴线方向X施加在第二外轴承40b的内环上。连接套筒36将该推力传递到第二外轴承40b的外环上。
这样，能够至少使施加在第一内轴承38a上的第一预载荷F1与施加在第一外轴承40a上的第二预载荷F2保持平衡。
在下文中，将更加详细地介绍围绕着连接套筒36、内轴承38和外轴承40的结构。在下文中，后端指的是驱动源41那一侧，而前端指的是工件(图中未示出)那一侧。
第一内轴承38a外环的前端固定在连接套筒36的后端36n上。第一内轴承38a外环的后端是释放的。第一内轴承38a的内环相对于旋转轴32和内环轴衬42是固定的。
第二内轴承38b外环的后端固定在连接套筒36的前端36p上。在第二内轴承38b外环的前端与非旋转部分34之间设置有小的间隔。第二内轴承38b的内环相对于旋转轴32和内环轴衬42是固定的。
将第一外轴承40a安排在沿着连接套筒36的中心轴线方向X的中心与第一内轴承38a的安装位置之间的中间区域内。第一外轴承40a内环的后端固定在连接套筒36的第一外侧支撑面36c上。第一外轴承40a内环的前端是释放的。在第一外轴承40a外环的后端与非旋转部分34之间设置有小的间隔。第一外轴承40a外环的前端固定在外环轴衬44上。
将第二外轴承40b安排在沿着连接套筒36的中心轴线方向X的中心与第二内轴承38b的安装位置之间的中间区域内。第二外轴承40b内环的后端是释放的。第二外轴承40b内环的前端固定在连接套筒36上。第二外轴承40b的外环是静止不动的。
第一内轴承38a的外环、第二内轴承38b的外环、连接套筒36、第一外轴承40a的内环和第二外轴承40b的内环是一体地相互固定在一起的。在沿着旋转轴32的中心轴线方向X的第一方向X1上的联动关系下，第一内轴承38a、第一外轴承40a、第二内轴承38b和第二外轴承40b全部都分别承受着预载荷。在这种情况下，推力施加在第一内轴承40a外环的前端上。该推力经由第一外轴承40a的滚珠、第一外轴承40a内环的后端、连接套筒36、第一内轴承38a外环的前端和第一内轴承38a的滚珠得以传递给第一内轴承38a的内环。而且，施加在连接套筒36上的推力经由第二外轴承40b内环的前端和第二外轴承40b的滚珠传递到第二外轴承40b的外环上。而且，施加在连接套筒36上的推力借助止动件经由第二内轴承38b外环的前端和第二内轴承38b的滚珠传递给第二内轴承38b的内环。
按照附图2所示的实施方式，在第一内轴承38a的内环和第二内轴承38b的内环固定在旋转轴32上的条件下，当第一外轴承40a的外环固定在非旋转部分34上时，第一外轴承40a的外环在沿着旋转轴32的中心轴线方向X的第一方向X1上发生轻微移动。与此发生联锁作用，连接套筒36在沿着旋转轴的中心轴线方向X的第一方向X1上发生轻微移动。第二内轴承38b的外环和第二外轴承40b的内环也在第一方向X1上发生轻微移动。在这种联动关系下，第一内轴承38a、第一外轴承40a、第二内轴承38b和第二外轴承40b全部都分别承受着预载荷。
这样，能够使施加在内轴承38和外轴承40上的预载荷分别相互平衡，并且获得稳定旋转。
实施方式3现在将参照附图介绍按照本发明的第三实施方式。
附图3是表示按照本发明的旋转设备的一种实例的局部截面图。
旋转设备50具有旋转轴52、非旋转部分54、连接套筒56、内轴承58、外轴承60和驱动源61。将连接套筒构成为本发明的旋转部件。由于供油构件66具有与附图1的供油构件26相同的结构，因此省略对它的说明。
旋转设备50优选用于机床的主轴头。
旋转轴52是可相对于非旋转部分54旋转地得到支撑的。连接套筒56设置在旋转轴52与非旋转部分54之间。内轴承58设置在旋转轴52与连接套筒56之间。外轴承60设置在连接套筒56与非旋转部分54之间。可以借助驱动源61使旋转轴52旋转。连接套筒56可在旋转轴52与非旋转部分54之间自由旋转。
内轴承58包括沿着旋转轴52的中心轴线方向X分隔开的第一内轴承58a和第二内轴承58b。第一内轴承58a和第二内轴承58b可在同一方向上面向。
在第一内轴承58a的内环与第二内轴承58b的内环之间设置有内环轴衬62。内环轴衬62与旋转轴52一起旋转。
外轴承60包括沿着旋转轴52的中心轴线方向X分隔开的第一外轴承60a和第二外轴承60b。
在第一外轴承60a的外环与第二外轴承60b的外环之间设置有外环轴衬64。外环轴衬64是与非旋转部分54一起静止不动的。
按照附图3所示的实施方式，连接套筒56包括单一部件。
第一内轴承58a的外环和第一外轴承60a的内环固定在连接套筒56上。
第二内轴承58b的外环和第二外轴承60b的内环固定在连接套筒56上。
连接套筒56包括第一大直径部分56g、小直径部分56h和第二大直径部分56i。第一内轴承58a的外环支撑在第一大直径部分56g的内侧上。第一外轴承60a的内环和第二外轴承60b的内环支撑在小直径部分56h的外侧上。
第一内轴承58a的外环借助止动件(图中未示出)固定在连接套筒56上。第一外轴承60a的外环是静止不动的。
连接套筒56具有第一外侧支撑面56c、第一内侧支撑面56d、第二外侧支撑面56e和第二内侧支撑面56f。第一外侧支撑面56c、第一内侧支撑面56d、第二外侧支撑面56e和第二内侧支撑面56f相对于旋转轴52的中心轴线方向X是垂直的。
推力是沿着旋转轴52的中心轴线方向X施加在第二外轴承60b的外环上的。该推力经由第二外侧支撑面56e和第二内侧支撑面56f施加在第二内轴承58b的外环上。此外，施加在连接套筒56上的推力经由第一外侧支撑面56c施加在第一外轴承60a的内环上。
该推力沿着旋转轴52的中心轴线方向X施加在第二外轴承60b的内环上。连接套筒56将该推力传递到第二内轴承58b的外环上。而且，该推力沿着旋转轴52的中心轴线方向X施加在第一外轴承60a的内环上。连接套筒56将该推力传递到第一外轴承60a的外环上。
这样，能够使至少施加在第二内轴承58b上的第一预载荷F1与施加在第二外轴承60b上的第二预载荷F2保持平衡。
在下文中，将更加详细地介绍围绕着连接套筒56、内轴承58和外轴承60的结构。在下文中，后端指的是驱动源61那一侧，而前端指的是工件(图中未示出)那一侧。
第一内轴承58a外环的前端固定在连接套筒56的后端56n上。第一内轴承58a外环的后端是释放的。第一内轴承58a的内环相对于旋转轴52和内环轴衬62是固定的。
第二内轴承58b外环的后端固定在连接套筒56的前端56p上。在第二内轴承58b外环的前端与非旋转部分54之间设置有小的间隔。第二内轴承58b的内环相对于旋转轴52和内环轴衬62是固定的。
将第一外轴承60a安排在沿着连接套筒56的中心轴线方向X的中心与第一内轴承58a的安装位置之间的中间区域内。第一外轴承60a内环的后端固定在连接套筒56的第一外侧支撑面56c上。第一外轴承60a内环的前端是释放的。第一外轴承60a的外环是静止不动的。
将第二外轴承60b安排在沿着连接套筒56的中心轴线方向X的中心与第二内轴承58b的安装位置之间的中间区域内。第二外轴承60b内环的后端是释放的。第二外轴承60b内环的前端固定在连接套筒56上。第二外轴承60b外环的后端固定在外环轴衬64上。在第二外轴承60b外环的前端与非旋转部分54之间设置有小间隔。
第一内轴承58a的外环、第二内轴承58b的外环、连接套筒56、第一外轴承60a的内环和第二外轴承60b的内环是一体地相互固定在一起的。在沿着旋转轴52的中心轴线方向X的第二方向X2上的联动关系下，第一内轴承58a、第一外轴承60a、第二内轴承58b和第二外轴承60b全部都分别承受着预载荷。在这种情况下，推力施加在第二外轴承60b外环的后端上。该推力经由第二外轴承60b的滚珠、第二外轴承60b内环的前端、连接套筒56、第二内轴承58b外环的前端和第二内轴承58b的滚珠得以传递给第二内轴承58b的内环。而且，施加在连接套筒56上的推力经由第一外轴承60a内环的后端和第一外轴承60a的滚珠传递到第一外轴承60a的外环上。而且，施加在连接套筒56上的推力借助止动件经由第一内轴承58a外环的后端和第一内轴承58a的滚珠传递给第一内轴承58a的内环。
按照附图3所示的实施方式，在第一内轴承58a的内环和第二内轴承58b的内环固定在旋转轴52上的条件下，当第二外轴承60b的外环固定在非旋转部分54上时，第二外轴承60b的外环在沿着旋转轴52的中心轴线方向X的第二方向X2上发生轻微移动。与此发生联锁作用，连接套筒56在沿着旋转轴的中心轴线方向X的第二方向X2上发生轻微移动。第一内轴承58a的外环和第一外轴承60a的内环也在第二方向X2上发生轻微移动。在这种联动关系下，第一内轴承58a、第一外轴承60a、第二内轴承58b和第二外轴承60b全部都分别承受着预载荷。
这样，能够使施加在内轴承58和外轴承60上的预载荷分别相互平衡，并且获得稳定旋转。
本发明并不局限于附图中所示出的实施方式。虽然第一外轴承和第二外轴承都是沿着中心轴线的方向设置在第一内轴承和第二内轴承内侧，但是这样的结构也可以根据需要加以改造。旋转部件的形状并不局限于附图中所示出的那些形状。
权利要求
1.一种旋转设备，包括非旋转部分(14，34，54)，旋转轴(12，32，52)，该旋转轴可相对于非旋转部分(14，34，54)旋转，旋转部件(16，36，56)，该旋转部件设置在旋转轴(12，32，52)与非旋转部分(14，34，54)之间，内轴承(18，38，58)，该内轴承设置在旋转轴(12，32，52)与旋转部件(16，36，56)之间，和外轴承(20，40，60)，该外轴承设置在旋转部件(16，36，56)与非旋转部分(14，34，54)之间，其中，内轴承(18，38，58)包括第一内轴承(18a，38a，58a)和第二内轴承(18b，38b，58b)，它们沿着旋转轴(12，32，52)的中心轴线方向(X)彼此间隔开，其中，外轴承(20，40，60)包括第一外轴承(20a，40a，60a)和第二外轴承(20b，40b，60b)，它们沿着旋转轴(12，32，52)的中心轴线方向(X)彼此间隔开，其中，第一内轴承(18a，38a，58a)的外环和第一外轴承(20a，40a，60a)的内环固定在旋转部件(16，36，56)上，其中，第二内轴承(18b，38b，58b)的外环和第二外轴承(20b，40b，60b)的内环固定在旋转部件(16，36，56)上，其中，在第一内轴承(18a，38a，58a)的内环和第二内轴承(18b，38b，58b)的内环固定在旋转轴(12，32，52)上的条件下，当第一外轴承(20a，40a，60a)的外环和/或第二外轴承(20b，40b，60b)的外环固定在非旋转部分(14，34，54)上时，第一外轴承(20a，40a，60a)的外环和/或第二外轴承(20b，40b，60b)的外环沿着旋转轴(12，32，52)的中心轴线方向(X)发生移动，并且由于它们的联锁作用，旋转部件(16，36，56)沿着中心轴线方向(X)发生轻微移动，从而第一内轴承(18a，38a，58a)、第一外轴承(20a，40a，60a)、第二内轴承(18b，38b，58b)和第二外轴承(20b，40b，60b)中的至少两个通过联动关系分别承受预载荷。
2.按照权利要求1所述的旋转设备，其中，将旋转部件(16)分为第一旋转部件(16a)和第二旋转部件(16b)，其中，第一内轴承(18a)的外环、第一旋转部件(16a)和第一外轴承(20a)的内环是一体地彼此固定在一起的，其中，第二内轴承(18b)的外环、第二旋转部件(16b)和第二外轴承(20b)的内环是一体地彼此固定在一起的，其中，在第一内轴承(18a)的内环和第二内轴承(18b)的内环固定在旋转轴(12)上的条件下，如果第一外轴承(20a)的外环和第二外轴承(20b)的外环固定在非旋转部分(14)上，则第一外轴承(20a)的外环和第二外轴承(20b)的外环在沿着旋转轴(12)的中心轴线方向(X)的相反方向上发生轻微移动，并且于是由于它们的联锁作用，第一旋转部件(16a)和第二旋转部件(16b)在沿着旋转轴(12)的中心轴线方向(X)的相反方向上发生轻微移动，从而第一内轴承(18a)和第一外轴承(20a)在沿着沿旋转轴(12)的中心轴线方向(X)的第一方向(X1)的联动关系下分别承受着一第一预载荷(F1)和一第二预载荷(F2)，并且此外，第二内轴承(18b)和第二外轴承(20b)在沿着与沿旋转轴(12)的中心轴线方向(X)的第一方向(X1)相反的第二方向(X2)的联动关系下分别承受着一第一预载荷(F1’)和一第二预载荷(F2’)。
3.按照权利要求2所述的旋转设备，其中，第一内轴承(18a)的外环固定在第一旋转部件(16a)的后端(16n)处，其中，第二内轴承(18b)的外环固定在第二旋转部件(16b)的前端(16p)处，其中，第一外轴承(20a)的内环安排在第一旋转部件(16a)的前端(16m)与第一内轴承(18a)的安装位置之间的中间区域内，其中，第二外轴承(20b)的内环安排在第二旋转部件(16b)的后端(16q)与第二内轴承(18b)的安装位置之间的中间区域内。
4.按照权利要求2或3所述的旋转设备，其中，第一旋转部件(16a)包括第一大直径部分(16g)和第一小直径部分(16h)，其中，第一内轴承(18a)的外环支撑在第一大直径部分(16g)的内侧，其中，第一外轴承(20a)的内环支撑在第一小直径部分(16h)的外侧，其中，第二旋转部分(16b)包括第二大直径部分(16i)和第二小直径部分(16j)，其中，第二内轴承(18b)的外环支撑在第二大直径部分(16i)的内侧，其中，第二外轴承(20b)的内环支撑在第二小直径部分(16j)的外侧。
5.按照权利要求1所述的旋转设备，其中，旋转部件(36，56)构成为单一部件，其中，在第一内轴承(38a，58a)的内环和第二内轴承(38b，58b)的内环固定在旋转轴(32，52)上的条件下，如果第一外轴承(40a，60a)的外环和/或第二外轴承(40b，60b)的外环固定在非旋转部分(34，54)上，则第一外轴承(40a，60a)的外环和/或第二外轴承(40b，60b)的外环沿着旋转轴(32，52)的中心轴线方向(X)发生轻微移动，并且于是由于它们的联锁作用，旋转部件(36，56)沿着中心轴线方向(X)发生轻微移动，从而第一内轴承(38a，58a)、第一外轴承(40a，60a)、第二内轴承(38b，58b)和第二外轴承(40b，60b)全部都在联动关系下承受着各自的预载荷。
6.一种旋转设备，包括非旋转部分(14，34，54)，旋转轴(12，32，52)，该旋转轴可相对于非旋转部分(14，34，54)旋转，旋转部件(16，36，56)，该旋转部件设置在旋转轴(12，32，52)与非旋转部分(14，34，54)之间，内轴承(18，38，58)，该内轴承设置在旋转轴(12，32，52)与旋转部件(16，36，56)之间，和外轴承(20，40，60)，该外轴承设置在旋转部件(16，36，56)与非旋转部分(14，34，54)之间，其中，外轴承(20，40，60)用油气或油雾加以润滑，而内轴承(18，38，58)是用油脂加以润滑的。
全文摘要
一种旋转设备，包括非旋转部分、可相对于非旋转部分旋转的旋转轴、设置在旋转轴与非旋转部分之间的旋转部件、设置在旋转轴与旋转部件之间的内轴承和设置在旋转部件与非旋转部分之间的外轴承。内轴承包括沿着旋转轴的中心轴线方向彼此间隔开的第一内轴承和第二内轴承。外轴承包括沿着旋转轴的中心轴线方向彼此间隔开的第一外轴承和第二外轴承。第一内轴承的外环和第一外轴承的内环固定在旋转部件上。第二内轴承的外环和第二外轴承的内环固定在旋转部件上。在第一内轴承的内环和第二内轴承的内环固定在旋转轴上的条件下，如果第一外轴承的外环和/或第二外轴承的外环固定在非旋转部分上，则第一外轴承的外环和/或第二外轴承的外环沿着旋转轴的中心轴线方向发生移动。由于它们的联锁作用，旋转部件沿着中心轴线方向发生轻微移动，从而第一内轴承、第一外轴承、第二内轴承和第二外轴承中的至少两个通过联动关系承受着各自的预载荷。
文档编号B23B19/02GK1818407SQ20061000669
公开日2006年8月16日 申请日期2006年2月8日 优先权日2005年2月8日
发明者北村彰浩, 北村耕作 申请人:北村机械株式会社