DE3779904T2

DE3779904T2 - Lager fuer hochgeschwindigkeitsmotor.

Info

Publication number: DE3779904T2
Application number: DE8787906763T
Authority: DE
Inventors: Yukio Katsuzawa; Michi Masuya
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1987-10-14
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2007-10-15
Also published as: JPH07118880B2; EP0289610A4; US4844625A; DE3779904D1; EP0289610B1; JPS6399740A; WO1988002945A1; EP0289610A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau eines Wellenlagers für einen Motor, insbesondere den Aufbau eines Wellenlagers, durch welches ein Kanal zum Zuführen eines Schmiermediums in Form eines Öl/Luft-Gemisches und ein Ablaufkanal ohne weiteres in einem Motor angeordnet werden können, der mit hohen Drehzahlen arbeitet.

Stand der Technik

In neuerer Zeit muß die Spindel einer Werkzeugmaschine in der Lage sein, sich mit sehr hoher Drehzahl zu drehen, und folglich wird üblicherweise ein Motor verwendet, der mit einer mittleren Drehzahl läuft, und eine erhöhte Drehzahl wird erhalten, indem man einen Übersetzungsmechanismus verwendet, und folglich wird die Spindel mit einer hohen Drehzahl angetrieben.
Nichtsdestoweniger ergeben sich Probleme wie z. B. eine Zeitverzögerung in der Drehung der Spindel, wenn die Drehzahl der Spindel geändert wird usw., wodurch die Endbearbeitungsgenauigkeit eines Werkstücks verringert wird. Es wird daher ein Spindelmotor benotigt, welcher direkt mit der Spindel einer Werkzeugmaschine verbunden ist, und somit wird eine Lagerkonstruktion benötigt, welche in der Lage ist, eine hohe Drehzahl auszuhalten. Ein Wellenlager überhitzt sich bei konventioneller Fettschmierung bei einer hohen Drehzahl, wie sie z. B. durch den Wert Dmn dargestellt wird, der erhalten wird, indem man einen mittleren Durchmesser eines Innendurchmessers und eines Außendurchmessers des Wellenlagers mit der Drehzahl multipliziert, und dieser Wert ist im wesentlichen gleich oder größer als 1 Million (beispielsweise wenn der mittlere Durchmesser 50 nm beträgt und die Drehzahl 20 000 Upm), und der normale Antrieb kann nicht aufrechterhalten werden. Aus diesem Grunde wird eine Schmierung mit einem Öl/Luft- Gemisch benötigt, bei welcher Luft zugeführt wird, die einen Ölnebel enthält.
Obwohl die Öl/Luft-Gemisch-Schmierung für einen normalen Antrieb eines Motors mit hohen Drehzahlen benötigt wird, wie dies nachstehend beschrieben wird, ist es schwierig, einen Kanal zum Zuführen eines Öl/Luft-Gemisches vorzusehen, sowie einen Ablaßkanal, um in einem konventionell aufgebauten Wellenlager, welches in einem einstückigen Motorgehäuse montiert ist, eine komplexe Öl/Luft-Gemisch-Schmierung zu schaffen. Ein bekanntes Wellenlager ist in der US-A-3 679 277 offenbart.

Offenbarung der Erfindung

Folglich besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, für einen Motor, der mit hoher Drehzahl arbeitet, eine Wellenlagerkonstruktion anzugeben, bei der ein Kanal zum Zuführen eines Öl/Luft-Gemisches und ein Ablaßkanal leicht angeordnet werden können und welche somit die oben erwähnten Probleme löst.
Im Hinblick auf das oben angegebene Ziel bzw. die oben angegebene Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Wellenlagerkonstruktion für einen mit hoher Drehzahl arbeitenden Motor angegeben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß jeweils der innere Teil eines vorderen Gehäuses und eines hinteren Gehäuses eines Motors in der Weise konstruiert ist, daß er von dem verbleibenden äußeren Teil getrennt und mit diesem zusammengebaut werden kann, wobei jeweils im inneren Teil des vorderen Gehäuses und des hinteren Gehäuses ein Kanal zum Zuführen eines Öl/Luft-Gemisches und ein Ablaßkanal vorgesehen sind, wobei im zentralen Teil des inneren Teils des vorderen Gehäuses und des inneren Teils des hinteren Gehäuses jeweils ein Wellenlager montiert ist, und wobei jeder innere Teil, in welchem das Wellenlager montiert ist, eingesetzt und auf eine Abtriebswelle des Motors aufgesetzt ist, um auf diese Weise als Wellenlagerkonstruktion zu wirken, welche ein Öl/Luft-Gemisch verwendet, und in der sich die Abtriebswelle dreht, und um jeweils als Teil des vorderen Gehäuses und des hinteren Gehäuses zu dienen. Gemäß der vorstehend angesprochenen Wellenlagerkonstruktion können die Gehäuseteile zum Haltern des vorderen und des hinteren Wellenlagers des Motors von dem verbleibenden Gehäuseteil des Motors getrennt und maschinell bearbeitet werden, und daher können ein komplexer Kanal zum Zuführen eines Öl/Luft-Gemisches und ein Ablaßkanal, wie sie für das Wellenlager des mit hoher Drehzahl arbeitenden Motors benötigt werden, leicht vorgesehen werden. Eine präzise Definition der Erfindung ist in den Ansprüchen angegeben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Motors, der mit einer hohen Drehzahl arbeitet und die Wellenlagerkonstruktion gemäß vorliegender Erfindung aufweist.

Beste Art der Realisierung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend detailliert anhand des in der beigefügten Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben. Eine Abtriebswelle 14, auf der ein Rotor 12 befestigt ist, ist im Bereich ihres vorderen und ihres hinteren Endes mittels eines vorderen Wellenlagers 18 und eines hinteren Wellenlagers 34 drehbar gehaltert, die jeweils in einem Motorgehäuse angeordnet sind. Das Motorgehäuse ist üblicherweise derart konstruiert, daß es ein zentrales Statorelement 10, ein vorderes, das vordere Wellenlager 18 halterndes Gehäuse 30 und ein hinteres, das hintere Wellenlager 34 halterndes Gehäuse 44 aufweist. Ferner werden diese Wellenlager mit Hilfe eines Fettes geschmiert.
Ein mit Fett geschmiertes Lager überhitzt sich, während sich der Zustand des Fettes verschlechtert, wenn das Lager bei einer hohen Drehzahl verwendet wird, welche durch den Wert Dmn dargestellt wird, welcher gleich 1 Million oder höher ist. Dieser Wert wird erhalten, indem man einen mittleren Durchmesser aus dem inneren und dem äußeren Durchmesser des Wellenlagers mit der Drehzahl multipliziert und ist ein Maß für die Härte der Betriebsbedingungen des Wellenlagers. Folglich wird eine Öl/Luft-Gemisch-Schmierung benötigt, welche (dem Lager) eine kleine Menge von Öl zuführt, welches mit Luft gemischt ist. Zur Realisierung dieser Öl/Luft-Gemisch- Schmierung müssen in der Nähe des Wellenlagers ein Kanal zum Zuführen des Öl/Luft-Gemisches und ein Ablaßkanal vorgesehen werden. Da der Kanal für die Zuführung des Öl/Luft-Gemisches und der Ablaßkanal eine komplexe Gestalt haben und an dem vorderen und dem hinteren Gehäuse ein Flanschteil vorgesehen ist, ist es schwierig, das große vordere oder das große hintere Gehäuse 30 bzw. 44 direkt maschinell zu bearbeiten.
Aus diesem Grund sind ein inneres Glied 16 des vorderen Gehäuses 30 und ein inneres Glied 32 des hinteren Gehäuses 44 so konstruiert, daß sie von dem vorderen Gehäuse 30 bzw. dem hinteren Gehäuse 44 getrennt bzw. mit diesen Gehäuseteilen zusammengebaut werden können, und folglich kann die oben erwähnte, maschinelle Bearbeitung leicht ausgeführt werden.
Der innere Teil bzw. das innere Glied 16 des vorderen Gehäuses 30 ist in einen Hauptkörperteil 24 zum Haltern des vorderen Wellenlagers 18 und eine Endplatte 26 unterteilt, die sich an der seitlichen Stirnfläche des Hauptkörperteils 24 abstützt, wodurch die maschinelle Bearbeitung und das Herstellen des Kanals 20 zum Zuführen eines Öl/Luft-Gemisches und des Ablaßkanals 22 erleichtert werden. Das vordere Wellenlager 18 wird von dem Hauptkörperteil 24 gehaltert, und die Endplatte 26 ist in axialer Richtung durch Einsetzen eines Lagertrageringes 28 nach dem Aufsetzen des Lagers 18 auf die Welle 14 fixiert. Außerdem ist der Hauptkörperteil 24 an dem verbleibenden, äußeren Teil des vorderen Gehäuses 30 fest angebracht, beispielsweise mittels Schraubbolzen 31. Der Hauptkörperteil 24 und die Endplatte 26 sind außerdem miteinander verbunden, beispielsweise mittels Schraubbolzen.
Das innere Glied 32 des hinteren Gehäuses 44 ist in einen Hauptkörperteil 38 zum Haltern des hinteren Wellenlagers 34 und eine Stützringplatte 36 zum Haltern des Lagers in axialer Richtung unterteilt, und folglich werden die maschinelle Bearbeitung und das Ausbilden eines Kanals 40 zum Zuführen eines Öl/Luft-Gemisches und eines Ablaßkanals 42 leicht gemacht.
Die von den vorstehend erwähnten Wellenlagern 18 und 34 zu lagernde Abtriebswelle kann einstückig mit der Spindel einer Werkzeugmaschine hergestellt werden. Bei dem Motor kann es sich also um einen Motortyp mit einer eingebauten Spindel handeln. Weiterhin kann bei der erfindungsgemäßen Konstruktion, falls erforderlich, ein Wellenlager verwendet werden, bei dem eine Fettschmierung angewandt wird, und zwar im vorderen Gehäuse oder im hinteren Gehäuse.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, können gemäß der vorliegenden Erfindung die maschinelle Bearbeitung und die Herstellung eines Kanals zum Zuführen eines Öl/Luft-Gemisches und eines Ablaßkanals leicht durchgeführt werden, da das vordere und das hintere Gehäuse des Motors zum Arbeiten mit einer hohen Drehzahl in einer solchen Weise konstruiert sind, daß sie von dem verbleibenden Teil des Motorgehäuses getrennt werden können, und daher ist eine Schmierung mittels eines Öl/Luft-Gemisches möglich; es kann also eine maschinell exakt bearbeitete Wellenlagerkonstruktion für einen mit hoher Drehzahl arbeitenden Motor geschaffen werden.

Bezugszeichenliste

10 . . . Statorelement
12 . . . Rotor
14 . . . Abtriebswelle
16 . . . Innerer Teil des Frontgehäuses
18 . . . Vorderes Wellenlager
20 . . . Kanal zur Zuführung einer Öl-Luft Mischungsschmierung
22 . . . Ablaßkanal
24 . . . Hauptkörperteil für vorderes Lager
26 . . . Endplatte
28 . . . Lagertragering
30 . . . Frontgehäuse
32 . . . Innerer Teil des Lagergehäuses
34 . . . Hinteres Lager
36 . . . Lagerringplatte
38 . . . Hauptkörperteil für hinteres Wellenlager
40 . . . Kanal für die Zuführung einer Öl-Luft Mischungsschmierung
42 . . . Ablaßkanal
44 . . . Hinteres Gehäuse

Claims

1. Wellenlagereinheit für einen Hochgeschwindigkeitsmotor, dieser umfassend ein Statorelement (10), welches an seinen axial gegenüberliegenden Enden mit vorderem und rückwärtigem Gehäuse (30, 34) versehen ist, wobei das vordere Gehäuse (30) eine zur Aufnahme eines vorderen inneren Glieds (16, 26) geeignete Öffnung und das hintere Gehäuse (34) eine zur Aufnahme eines rückwärtigen inneren Glieds (32) geeignete Öffnung definiert, eine Kraftabgabewelle (14) drehbar in vorderen und hinteren Wellenlagern (18, 34) gelagert ist und ein drehbares Rotorelement (12) radial im Inneren des Statorelements (10) angeordnet und fest auf der Kraftabgabewelle (14) montiert ist, und wobei das vordere Wellenlager (18) innerhalb des vorderen inneren Glieds (16, 26) und das rückwärtige Wellenlager (34) innerhalb des rückwärtigen inneren Gliedes (32) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der inneren Glieder (16, 26 und 32) mit einem inwendig geformten Zufuhrkanal (20, 40) für die Zuführung eines Luft/Öl- Schmiergemischs jeweils zum vorderen Wellenlager (18) und zum rückwärtigen Wellenlager (34) sowie mit einem inwendig geformten Abflußkanal zur Ermöglichung eines Abflusses des Luft/Öl-Schmiergemischs jeweils aus dem vorderen Wellenlager (18) und dem rückwärtigen Wellenlager (34) versehen ist und wobei das vordere innere Glied (16, 26) mit dem vorderen Wellenlager (18) zur Bildung einer einheitlichen Lagerstruktur, die entnehmbar im vorderen Gehäuse (30) montiert ist, und das hintere innere Glied mit dem hinteren Wellenlager (34) zur Bildung einer einheitlichen Lagerstruktur, die entnehmbar innerhalb des rückwärtigen Gehäuses montiert ist, zusammengebaut sind.

2. Wellenlagereinheit für einen Motor nach Anspruch 1, bei dem das vordere innere Glied (16, 26) einen geflanschten Hauptkörperteil (34) der am vorderen Gehäuse (30) zur Schließung der Öffnung im vorderen Gehäuse (30) befestigt ist und eine Einlaßöffnung zur Einführung des Luft/Öl-Schmiergemischs in den darin eingeformten Zufuhrkanal (20) hat, eine Endplatte (26), die am Hauptkörperteil (24) am vorderen Ende der Kraftabgabewelle (14) zur axialen Lagerung eines inneren Endes des vorderen Wellenlagers (18) montiert ist und einen Teil der Zufuhr- und Abflußkanäle (20 und 22) darin eingeformt bildet, und einen Lagertragering (28) aufweist, der am vorderen Ende der Kraftabgabewelle (14) so gelagert ist, daß das vordere Wellenlager (18) axial von der Endplatte (26) und dem Sagertragering (28) getragen ist und daß das rückwärtige innere Glied (32) ein Hauptkörperelement (32), welches zum Verschließen der Öffnung im rückwärtigen Gehäuse (44) in dieses eingepaßt ist und welches den Abflußkanal (42) eingeformt in sich aufweist, und ein Lagerring-Plattenelement (36) umfaßt, welches am hinteren Ende der Kraftabgabewelle (14) montiert ist und eine Einlaßöffnung zur Einführung des Luft/Öl-Schmiergemisches in den in ihm eingeformten Zufuhrkanal (40) hat.