專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)軸的支撐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于旋轉(zhuǎn)軸的支撐裝置，其帶有在所述軸旋轉(zhuǎn)過程進(jìn)行工作的裝置，軸至少被一個容許軸軸向移動的徑向軸承支撐并且提供軸向支撐軸的裝置。
軸向間隙經(jīng)常導(dǎo)致使用軸承的裝置性能的降低。因此試圖減少軸向間隙的副作用。這些問題可能發(fā)生在印刷機(jī)和壓縮機(jī)中。也發(fā)生在各種制造過程，例如，磨削和銑削的碎削移動過程，被使用的機(jī)器或其部件必須移動一定的量是很常見的，例如，當(dāng)插入新材料被磨床磨削時，移動切割工具等。移動機(jī)器或機(jī)器的部件是一項(xiàng)費(fèi)時費(fèi)力的活動。
在磨床中床頭箱支撐可旋轉(zhuǎn)磨床主軸。在常規(guī)的這類被支撐的機(jī)床中，在磨削操作中主軸攜帶的砂輪必須進(jìn)行的運(yùn)動包括軸向運(yùn)動，這意味著，帶有主軸和砂輪的床頭箱必須經(jīng)?？焖偾液芏痰剌S向移動。這意味著，整個床頭箱，主軸和砂輪必須快速移動，這需要很堅硬和有自由間隙的支撐裝置及有力的驅(qū)動電機(jī)。
在一種類型的螺旋壓縮機(jī)中，有螺旋槽的兩軸平行安置，在腔室中以相對方向旋轉(zhuǎn)，用來對包含在腔室中的介質(zhì)產(chǎn)生增加的壓力，這樣腔室輸出側(cè)的壓力比進(jìn)入側(cè)的壓力低，在輸出口以相對于腔室壁精確和最佳的公式布置螺旋的槽部分也是很重要的。
在EP0578285A1中涉及帶有頂部間隙控制的汽輪機(jī)，一個電磁致動器用于磁性吸引轉(zhuǎn)子上的突盤，抵抗機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的凈動力。一個致動器控制系統(tǒng)響應(yīng)測量軸向間隙實(shí)際尺寸的位置傳感器的信號來控制致動器磁性引力，以便將實(shí)際間隙保持在預(yù)定值。
EP0355796A2涉及一種離心泵，帶有在正常的工作過程中支撐葉輪軸的磁性軸承。葉輪軸還被支撐在兩個接地球軸承中，當(dāng)泵靜止和開動時其趨于接替葉輪軸的支撐。這樣根據(jù)這里的公開，葉輪軸的主軸承是磁性軸承，而球軸承是輔助軸承。
本發(fā)明的目的是提供一種用于旋轉(zhuǎn)軸的軸承，帶有軸旋轉(zhuǎn)時進(jìn)行工作的裝置，軸徑向支撐在至少一個容許軸在軸向移動的徑向軸承內(nèi)，提供的裝置用來在軸向支撐軸，支撐裝置使軸能夠精確定位，并且由于對軸攜帶的裝置的工作結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化所需要的位置改變而連續(xù)地進(jìn)行軸向調(diào)節(jié)，這是由權(quán)利要求1限定的支撐裝置完成的，其中支撐裝置包括一個使用了電磁軸承和其他類型軸承如滾球軸承，滑動軸承或類似物的混合軸承裝置，用于在正常的工作中支撐軸或主軸。另一目的是為磨床主軸提供這樣一種支撐裝置，用于消除上面討論的在常規(guī)磨床上重質(zhì)量移動的問題，這是由權(quán)利要求2所限定的特性完成的。
本發(fā)明的又一目的是提供一個支撐裝置用于消除上面討論的螺旋壓縮機(jī)的問題，這是由伴隨的權(quán)利要求3限定的特性獲得。因此本發(fā)明提供了這種可能性，即用僅僅在軸向移動機(jī)器的軸來替代移動整個機(jī)器或它的主部件。
下面參考伴隨的表示優(yōu)選實(shí)施例的附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于軸向移動和放置可旋轉(zhuǎn)的磨床主軸的裝置的縱向截面圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明與用于軸向移動和放置旋轉(zhuǎn)軸的裝置結(jié)合起來的螺旋壓縮機(jī)縱向截面圖。
圖1中公開了本發(fā)明的第一實(shí)施例，用于在固定的機(jī)床單元2，即磨床的床頭箱內(nèi)軸向移動和高精確度地放置旋轉(zhuǎn)磨床主軸1。單元2的主軸或軸1被支撐在徑向軸承3內(nèi)，其具有標(biāo)準(zhǔn)特性且可在軸向移動，例如通過軸向軸承游動。雖然該徑向支撐在附圖中以兩個分開的圓柱軸承表示，顯然僅僅用一個這種軸承或一個或多個其他非磁性軸承也能獲得相似的效果。機(jī)床單元2的軸1帶有至少一個磁性致動器5，其包括至少一個轉(zhuǎn)子6，和至少一個定子8。在殼7內(nèi)的轉(zhuǎn)子6固定于軸1，兩定子8在固定機(jī)床單元內(nèi)安置在轉(zhuǎn)子6兩側(cè)且與其有一定距離。轉(zhuǎn)子6有磁性，而定子8帶有磁場發(fā)生器9，使它們通過磁力互相作用。
軸1的軸向移動和高精確度安裝由磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生的場強(qiáng)控制。在轉(zhuǎn)子6每側(cè)安裝一個定子8的情況下，軸1受相對方向的兩個吸收力支配。這樣轉(zhuǎn)子6處于不穩(wěn)定的平衡。為了產(chǎn)生一個軸向移動，在一側(cè)的定子磁場被增加，在另一側(cè)的定子磁場被減少，產(chǎn)生引起軸1軸向移動的合成磁力。當(dāng)軸1達(dá)到它的新的軸向位置時，如不包含其他外力兩定子的磁場設(shè)置成相等的。如包含其他外力磁場是不相等的，因?yàn)闉榱耸瓜到y(tǒng)達(dá)到一個平衡，力的合成必須為零，其結(jié)果磁場發(fā)生裝置提供的力是不一致的。為了高精確的安置，移動步驟能以延軸向以較小的逐漸增加的步驟反復(fù)使用。運(yùn)動及高精確安置也能以連續(xù)的方式獲得。至少一個定子8由控制磁場發(fā)生裝置提供的定子8的磁場的控制系統(tǒng)致動。應(yīng)注意在定子和至少一個轉(zhuǎn)子之間的接觸是可以期望的。因此，一個犧牲表面例如特佛龍或石墨可以安排在轉(zhuǎn)子6或定子8上。
根據(jù)圖1本發(fā)明的一個改變是轉(zhuǎn)子6和／或定子8分別以相對于軸1和機(jī)床控制單元2軸向可移動地安置。這一改變導(dǎo)致可能延長裝置的軸1軸向移動的范圍。這種可能在例如切削移走過程具有很大的用途，在該過程軸需要移動比由磁性引力移動或雙定子情況下定子8之間的距離更長的距離。這樣通過可移動地安置轉(zhuǎn)子6和／或定子8，這種裝置容許比附圖1那種有一個更長的軸向工作范圍。
提到的徑向軸承3是標(biāo)準(zhǔn)的帶有法蘭環(huán)的滾珠軸承，滾針軸承，靜壓軸承或其它所謂的間隙軸承。轉(zhuǎn)子6是盤形。然而轉(zhuǎn)子6也可以是錐形，定子8有其他的附加形式。適當(dāng)?shù)臅r候，致動器5被安置在軸1的一端位置起軸向磁性軸承的作用。
在一些情況下致動器5包括使軸1在一方向回位的回位裝置。這樣致動器在一方向移動軸1，而回位裝置在另一方向移動軸，回位裝置可由例如彈簧，液壓或氣動裝置或類似物組成。
本發(fā)明還包括一個傳感器11，用于測量軸1的軸向位置，并將描述軸1的軸向位置的信號傳遞到控制裝置12。該傳感器可安置于軸1的一端通過例如激光測量軸1的位置。傳感器11的一個變換位置在軸1的側(cè)面，在軸上使用標(biāo)記用于指示軸1的軸向位置。另一替換的傳感器測量和處理磁場特性以按照下述關(guān)系獲得軸1的軸向位置。
di／dt=u／L，其中di／dt是電流的導(dǎo)數(shù)，u是電位差，L是磁場發(fā)生器的電感。電感L隨距離而變化，即根據(jù)電感L可得出距離。這樣，傳感器11根據(jù)至少上面表示的變換之一測量軸向位置，且通過連接將描述軸1位置的信號傳遞到控制裝置12。控制裝置根據(jù)由傳感器測得的軸1的軸向位置和當(dāng)時所期望的軸向位置值調(diào)節(jié)磁場發(fā)生裝置?？刂蒲b置的實(shí)際控制作用能以各種方式實(shí)現(xiàn)，例如使用已知類型的控制器，如比例微分積分控制器。
控制裝置通過另一個連接將一個控制信號傳遞到至少一個定子8。調(diào)節(jié)磁場發(fā)生裝置進(jìn)而調(diào)節(jié)至少一個定子8的磁場強(qiáng)度，其引導(dǎo)軸1的軸向位移。本發(fā)明還包括在所述定子8和轉(zhuǎn)子6之間的間隙。
由于如所說明的支撐裝置即在徑向用于支撐軸或主軸的帶有標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承等和通過電磁力以可移動的方式被軸向支撐的安置于軸的裝置，上面提到的關(guān)于磨床主軸的問題被消除了。
應(yīng)注意本發(fā)明能用于很多應(yīng)用，例如印刷機(jī)，銑床，磨床和車床加工，其中只有主軸在軸向方向擺動。這個新概念中僅有軸被移動，其重量只占常規(guī)的機(jī)床上必須移動的物質(zhì)的一小部分。
圖2表示了本發(fā)明的第二實(shí)施例，即結(jié)合了用于軸向移動和安置兩旋轉(zhuǎn)軸的兩單獨(dú)裝置的螺旋壓縮機(jī)14。螺旋壓縮機(jī)14帶有兩個本發(fā)明中的裝置，在該情況下兩裝置是一致的，但相互反向，即相互旋轉(zhuǎn)180度以使安裝在兩軸的壓縮裝置15相鄰。一個殼體16包含壓縮裝置15，流體17和部分軸1a和1b。當(dāng)軸在相對方向旋轉(zhuǎn)時，通過使用壓縮裝置15在流體17上產(chǎn)生壓縮作用。現(xiàn)有技術(shù)中螺旋壓縮機(jī)的缺點(diǎn)是螺旋的軸向間隙太大，導(dǎo)致其性能減弱。增強(qiáng)性能的一個方法是盡可能朝著殼體16的高壓端軸向安置螺旋。如果被壓縮的流體是熱的就會有熱膨脹的危險。軸向調(diào)節(jié)軸的可能減少了軸向熱膨脹的副作用。這些目的通過圖2的螺旋壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)，以本發(fā)明的裝置為基礎(chǔ)。
應(yīng)注意上述的優(yōu)選實(shí)施例僅作為例子，并且不限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．一種用于旋轉(zhuǎn)軸(1)的支撐裝置，軸帶有在軸旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行工作的裝置，軸被徑向支撐在容許軸在軸向移動的至少一個徑向軸承(3)內(nèi)，以及用于軸向支撐軸的裝置，其特征在于軸向支撐軸的裝置是一個固定地連接于軸并與軸一起旋轉(zhuǎn)的件(6)，件(6)受固定位置發(fā)出的電磁力影響和受傳感器裝置(11)作用的控制裝置(12)的影響，傳感器裝置(11)用來檢測軸當(dāng)前的軸向位置，用于精確的軸向安置軸和為了對軸攜帶的裝置實(shí)施的工作進(jìn)行優(yōu)化所需位置變化而連續(xù)地調(diào)節(jié)軸。
2．如權(quán)利要求1的支撐裝置，其特征在于軸(1)是需要徑向的剛性支撐和為了最佳的磨削結(jié)果所需的連續(xù)的位置變化而可軸向調(diào)節(jié)的磨床主軸。
3．如權(quán)利要求1的支撐裝置，其特征在于軸(1)帶有用于流體的螺旋壓縮機(jī)(14)的第一螺旋件以及平行于第一軸(1)的可旋轉(zhuǎn)的另一軸，并且還帶有安置在殼體(16)內(nèi)的第二螺旋件，殼體在工作時有低流體壓力的第一端和較高流體壓力的第二端，所述軸以兩軸互相平行的方式被徑向支撐，其定位使螺旋件在殼(16)內(nèi)互相作用，每一根軸被安置在殼外邊的軸承(3)徑向支撐，至少軸之一的徑向軸承容許軸軸向移動，軸帶有磁性軸承，用于連續(xù)地相對殼體優(yōu)化螺旋件的位置。
4．如前述任意權(quán)利要求所述的支撐裝置，其特征在于所述件(6)是一盤形，中心圍繞軸連接，且受安置在盤的相對軸側(cè)的電磁體(9，10)產(chǎn)生的電磁力影響，并且激發(fā)后用來吸引盤。
5．如前述任意權(quán)利要求所述的支撐裝置，其特征在于傳感器(11)測量軸(1)的軸向位置并將描述軸(1)軸向位置的信號傳遞到控制裝置(12)。
6．如權(quán)利要求5所述的支撐裝置，其特征在于控制裝置(12)將控制信號至少傳遞到固定連接于軸的件(6)，或產(chǎn)生所述電磁力的裝置(8)，用于控制磁場強(qiáng)度并因此控制軸的軸向移動和定位。
全文摘要
一種用于旋轉(zhuǎn)軸(1)的支撐裝置,軸帶有在軸旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行工作的裝置,軸被徑向支撐在容許軸軸向移動的至少一個徑向軸承(3)內(nèi),以及用于軸向支撐軸的裝置,其特征在于軸向支撐軸的裝置是一個為了和軸一起旋轉(zhuǎn)而固定地連接于軸的件(6),件(6)受固定位置發(fā)出的電磁力影響和受傳感器裝置(11)作用的控制裝置(12)影響,傳感器裝置(11)用來檢測軸當(dāng)前的軸向位置,用于精確的安置軸和為了對軸攜帶的裝置實(shí)施的工作進(jìn)行優(yōu)化所需位置變化而連續(xù)地調(diào)節(jié)軸。
文檔編號B24B33/06GK1206646SQ9810887
公開日1999年2月3日 申請日期1998年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月26日
發(fā)明者安德斯·林斯科格, 德克·李爾, 卡爾·格伯特 申請人:斯克弗－諾瓦公司