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用于旋转轴的支撑装置的制作方法

日期:2020-11-07 14:29 作者:狗博app

  本发明涉及用于旋转轴的支撑装置,其带有在所述轴旋转过程进行工作的装置,轴至少被一个容许轴轴向移动的径向轴承支撑并且提供轴向支撑轴的装置。

  轴向间隙经常导致使用轴承的装置性能的降低。因此试图减少轴向间隙的副作用。这些问题可能发生在印刷机和压缩机中。也发生在各种制造过程,例如,磨削和铣削的碎削移动过程,被使用的机器或其部件必须移动一定的量是很常见的,例如,当插入新材料被磨床磨削时,移动切割工具等。移动机器或机器的部件是一项费时费力的活动。

  在磨床中床头箱支撑可旋转磨床主轴。在常规的这类被支撑的机床中,在磨削操作中主轴携带的砂轮必须进行的运动包括轴向运动,这意味着,带有主轴和砂轮的床头箱必须经常快速且很短地轴向移动。这意味着,整个床头箱,主轴和砂轮必须快速移动,这需要很坚硬和有自由间隙的支撑装置及有力的驱动电机。

  在一种类型的螺旋压缩机中,有螺旋槽的两轴平行安置,在腔室中以相对方向旋转,用来对包含在腔室中的介质产生增加的压力,这样腔室输出侧的压力比进入侧的压力低,在输出口以相对于腔室壁精确和最佳的公式布置螺旋的槽部分也是很重要的。

  在EP0578285A1中涉及带有顶部间隙控制的汽轮机,一个电磁致动器用于磁性吸引转子上的突盘,抵抗机器运转过程转子产生的净动力。一个致动器控制系统响应测量轴向间隙实际尺寸的位置传感器的信号来控制致动器磁性引力,以便将实际间隙保持在预定值。

  EP0355796A2涉及一种离心泵,带有在正常的工作过程中支撑叶轮轴的磁性轴承。叶轮轴还被支撑在两个接地球轴承中,当泵静止和开动时其趋于接替叶轮轴的支撑。这样根据这里的公开,叶轮轴的主轴承是磁性轴承,而球轴承是辅助轴承。

  本发明的目的是提供一种用于旋转轴的轴承,带有轴旋转时进行工作的装置,轴径向支撑在至少一个容许轴在轴向移动的径向轴承内,提供的装置用来在轴向支撑轴,支撑装置使轴能够精确定位,并且由于对轴携带的装置的工作结果进行优化所需要的位置改变而连续地进行轴向调节,这是由权利要求1限定的支撑装置完成的,其中支撑装置包括一个使用了电磁轴承和其他类型轴承如滚球轴承,滑动轴承或类似物的混合轴承装置,用于在正常的工作中支撑轴或主轴。另一目的是为磨床主轴提供这样一种支撑装置,用于消除上面讨论的在常规磨床上重质量移动的问题,这是由权利要求2所限定的特性完成的。

  本发明的又一目的是提供一个支撑装置用于消除上面讨论的螺旋压缩机的问题,这是由伴随的权利要求3限定的特性获得。因此本发明提供了这种可能性,即用仅仅在轴向移动机器的轴来替代移动整个机器或它的主部件。

  图1是根据本发明的用于轴向移动和放置可旋转的磨床主轴的装置的纵向截面图。

  图2是根据本发明与用于轴向移动和放置旋转轴的装置结合起来的螺旋压缩机纵向截面图。

  图1中公开了本发明的第一实施例,用于在固定的机床单元2,即磨床的床头箱内轴向移动和高精确度地放置旋转磨床主轴1。单元2的主轴或轴1被支撑在径向轴承3内,其具有标准特性且可在轴向移动,例如通过轴向轴承游动。虽然该径向支撑在附图中以两个分开的圆柱轴承表示,显然仅仅用一个这种轴承或一个或多个其他非磁性轴承也能获得相似的效果。机床单元2的轴1带有至少一个磁性致动器5,其包括至少一个转子6,和至少一个定子8。在壳7内的转子6固定于轴1,两定子8在固定机床单元内安置在转子6两侧且与其有一定距离。转子6有磁性,而定子8带有磁场发生器9,使它们通过磁力互相作用。

  轴1的轴向移动和高精确度安装由磁场发生装置产生的场强控制。在转子6每侧安装一个定子8的情况下,轴1受相对方向的两个吸收力支配。这样转子6处于不稳定的平衡。为了产生一个轴向移动,在一侧的定子磁场被增加,在另一侧的定子磁场被减少,产生引起轴1轴向移动的合成磁力。当轴1达到它的新的轴向位置时,如不包含其他外力两定子的磁场设置成相等的。如包含其他外力磁场是不相等的,因为为了使系统达到一个平衡,力的合成必须为零,其结果磁场发生装置提供的力是不一致的。为了高精确的安置,移动步骤能以延轴向以较小的逐渐增加的步骤反复使用。运动及高精确安置也能以连续的方式获得。至少一个定子8由控制磁场发生装置提供的定子8的磁场的控制系统致动。应注意在定子和至少一个转子之间的接触是可以期望的。因此,一个牺牲表面例如特佛龙或石墨可以安排在转子6或定子8上。

  根据图1本发明的一个改变是转子6和/或定子8分别以相对于轴1和机床控制单元2轴向可移动地安置。这一改变导致可能延长装置的轴1轴向移动的范围。这种可能在例如切削移走过程具有很大的用途,在该过程轴需要移动比由磁性引力移动或双定子情况下定子8之间的距离更长的距离。这样通过可移动地安置转子6和/或定子8,这种装置容许比附图1那种有一个更长的轴向工作范围。

  提到的径向轴承3是标准的带有法兰环的滚珠轴承,滚针轴承,静压轴承或其它所谓的间隙轴承。转子6是盘形。然而转子6也可以是锥形,定子8有其他的附加形式。适当的时候,致动器5被安置在轴1的一端位置起轴向磁性轴承的作用。

  在一些情况下致动器5包括使轴1在一方向回位的回位装置。这样致动器在一方向移动轴1,而回位装置在另一方向移动轴,回位装置可由例如弹簧,液压或气动装置或类似物组成。

  本发明还包括一个传感器11,用于测量轴1的轴向位置,并将描述轴1的轴向位置的信号传递到控制装置12。该传感器可安置于轴1的一端通过例如激光测量轴1的位置。传感器11的一个变换位置在轴1的侧面,在轴上使用标记用于指示轴1的轴向位置。另一替换的传感器测量和处理磁场特性以按照下述关系获得轴1的轴向位置。

  di/dt=u/L,其中di/dt是电流的导数,u是电位差,L是磁场发生器的电感。电感L随距离而变化,即根据电感L可得出距离。这样,传感器11根据至少上面表示的变换之一测量轴向位置,且通过连接将描述轴1位置的信号传递到控制装置12。控制装置根据由传感器测得的轴1的轴向位置和当时所期望的轴向位置值调节磁场发生装置。控制装置的实际控制作用能以各种方式实现,例如使用已知类型的控制器,如比例微分积分控制器。

  控制装置通过另一个连接将一个控制信号传递到至少一个定子8。调节磁场发生装置进而调节至少一个定子8的磁场强度,其引导轴1的轴向位移。本发明还包括在所述定子8和转子6之间的间隙。

  由于如所说明的支撑装置即在径向用于支撑轴或主轴的带有标准滚动轴承等和通过电磁力以可移动的方式被轴向支撑的安置于轴的装置,上面提到的关于磨床主轴的问题被消除了。

  应注意本发明能用于很多应用,例如印刷机,铣床,磨床和车床加工,其中只有主轴在轴向方向摆动。这个新概念中仅有轴被移动,其重量只占常规的机床上必须移动的物质的一小部分。

  图2表示了本发明的第二实施例,即结合了用于轴向移动和安置两旋转轴的两单独装置的螺旋压缩机14。螺旋压缩机14带有两个本发明中的装置,在该情况下两装置是一致的,但相互反向,即相互旋转180度以使安装在两轴的压缩装置15相邻。一个壳体16包含压缩装置15,流体17和部分轴1a和1b。当轴在相对方向旋转时,通过使用压缩装置15在流体17上产生压缩作用。现有技术中螺旋压缩机的缺点是螺旋的轴向间隙太大,导致其性能减弱。增强性能的一个方法是尽可能朝着壳体16的高压端轴向安置螺旋。如果被压缩的流体是热的就会有热膨胀的危险。轴向调节轴的可能减少了轴向热膨胀的副作用。这些目的通过图2的螺旋压缩机来实现,以本发明的装置为基础。

  1.一种用于旋转轴(1)的支撑装置,轴带有在轴旋转过程中进行工作的装置,轴被径向支撑在容许轴在轴向移动的至少一个径向轴承(3)内,以及用于轴向支撑轴的装置,其特征在于轴向支撑轴的装置是一个固定地连接于轴并与轴一起旋转的件(6),件(6)受固定位置发出的电磁力影响和受传感器装置(11)作用的控制装置(12)的影响,传感器装置(11)用来检测轴当前的轴向位置,用于精确的轴向安置轴和为了对轴携带的装置实施的工作进行优化所需位置变化而连续地调节轴。

  2.如权利要求1的支撑装置,其特征在于轴(1)是需要径向的刚性支撑和为了最佳的磨削结果所需的连续的位置变化而可轴向调节的磨床主轴。

  3.如权利要求1的支撑装置,其特征在于轴(1)带有用于流体的螺旋压缩机(14)的第一螺旋件以及平行于第一轴(1)的可旋转的另一轴,并且还带有安置在壳体(16)内的第二螺旋件,壳体在工作时有低流体压力的第一端和较高流体压力的第二端,所述轴以两轴互相平行的方式被径向支撑,其定位使螺旋件在壳(16)内互相作用,每一根轴被安置在壳外边的轴承(3)径向支撑,至少轴之一的径向轴承容许轴轴向移动,轴带有磁性轴承,用于连续地相对壳体优化螺旋件的位置。

  4.如前述任意权利要求所述的支撑装置,其特征在于所述件(6)是一盘形,中心围绕轴连接,且受安置在盘的相对轴侧的电磁体(9,10)产生的电磁力影响,并且激发后用来吸引盘。

  5.如前述任意权利要求所述的支撑装置,其特征在于传感器(11)测量轴(1)的轴向位置并将描述轴(1)轴向位置的信号传递到控制装置(12)。

  6.如权利要求5所述的支撑装置,其特征在于控制装置(12)将控制信号至少传递到固定连接于轴的件(6),或产生所述电磁力的装置(8),用于控制磁场强度并因此控制轴的轴向移动和定位。

  一种用于旋转轴(1)的支撑装置,轴带有在轴旋转过程中进行工作的装置,轴被径向支撑在容许轴轴向移动的至少一个径向轴承(3)内,以及用于轴向支撑轴的装置,其特征在于轴向支撑轴的装置是一个为了和轴一起旋转而固定地连接于轴的件(6),件(6)受固定位置发出的电磁力影响和受传感器装置(11)作用的控制装置(12)影响,传感器装置(11)用来检测轴当前的轴向位置,用于精确的安置轴和为了对轴携带的装置实施的工作进行优化所需位置变化而连续地调节轴。

  发明者安德斯·林斯科格, 德克·李尔, 卡尔·格伯特 申请人:斯克弗-诺瓦公司

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