[发明专利]带有辅助支承装置的平衡设备

说明书

本发明涉及测量物体例如机床部件或刀夹/工具固定装置的转动不平衡的设备。

现代的回转式机床如钻床或铣床的主轴不少是以20000转/分钟以上的很高转速工作的。在这样的转速下，较小的不平衡就会导致大的离心力。这不仅使机床主轴轴承承受载荷，而且缩短刀具使用寿命，可能也使加工结果变差。因而，刀夹(装夹有或未装夹有刀具)在被装入机床前在平衡机上被平衡。专利申请WO 00/45983描述了这种平衡机的一个典型代表。

WO 00/45983所述类型的平衡机的中心组成部件是主轴，在主轴上固定有待平衡的构件，并且主轴随后将待平衡的构件带至平衡转速。主轴在主轴保持件中延伸并与主轴保持件一起构成所谓的主轴单元。在现代的平衡机中，直接在主轴单元上确定不平衡，在主轴单元上在某个方向出现的瞬时力通过合适的传感器被确定，并且该瞬时力是不平衡大小和位置的尺度。

为了能根据相应的不平衡产生相应的测量信号，这种平衡机中的主轴单元被悬挂在特殊的摆振支座中。摆动支座在以下作为代表来描述的WO00/45983的结构中由呈薄弹簧钢片形式的两个板簧/片簧构成。每个板簧以其一面固定在机架/床身上并以其另一面固定在主轴单元的外周上。这两个板簧此时在沿主轴转动轴线的径向延伸的一个竖向平面中相互间隔开。它们承受在此平面内作用的拉力、压力和剪切力，但相对于垂直于该平面作用的力分量表现为基本是易弯的(biegeweich)。这两个板簧中的上侧板簧(在竖向平面中)在水平方向承受拉负载且在竖向承受剪切负载，而下侧板簧在水平方向承受压负载且在竖向承受剪切负载。通过这种方式，主轴单元被弹性悬伸地保持，从而可能出现并测量由不平衡造成的主轴单元运动，根据这种运动可推断出不平衡的位置和大小。

如WO 00/45983的图3所示，通过循环的不平衡力基本上促成主轴单元围绕处于12点位置的摆动支座进行水平定向的钟摆运动，该钟摆运动只具有实际不受板簧阻碍的很小幅度。由此一来，处于15点钟方向的呈指状从机座中伸出的力传感器被致动。然而，两个板簧在竖向上具有这样的刚度，使得主轴单元在由不平衡导致的力的作用下没有或者没有显著的竖向运动，在不超过额定载荷的测试物的影响下，也没有或者没有显著的竖向变形。

在已知的结构中，尤其在按照如WO 00/45983所述的构造原理或悬置原理的构造中，有以下问题，主轴单元的轴承易受到冲击和过载的影响，就是说，在不小心地使用测试物时或者由于使用太重的测试物，轴承可能受损，或者至少受到不利的影响。

本发明的任务是解决该问题并提供一种更结实耐用的设备，该设备在即使采用较重测试物的个别情况下也能正常使用。

利用权利要求1的特征来完成该任务。

据此规定一种有用于测试物的主轴的主轴单元，该主轴单元借助一保持件悬置装置以能往复摆动的方式固定在机座上。对此，最好在局部在主轴单元外周的一位置处设置一支承装置，该支承装置允许在一空间方向上的摆动运动。许多情况下，该支承装置同时预定主轴单元相对机座的规定的静止位置。总是允许通过在测量工作中出现的不平衡力而使主轴单元在一预定的测量方向上振动/振荡/摆振，该振动通过传感器来检测。为了进一步避免不希望的横向力对传感器的作用，设有至少一个辅助支承装置来支撑主轴单元。抛开可忽略不计的摩擦力，辅助支承装置可以基本上只在测量方向的法向方向上传递力。辅助支承装置使所述可往复摆动的固定结构或者说相应的支承装置基本在周向上被卸载或者说完全不受由重力引起的力，其不可避免的摩擦力和运动限制对测量精度的损害仅在令人吃惊的微弱的范围内。

要把握的是，本发明的不平衡测量设备不一定必须是“独立机器”，而是也可以是万能机床/多用途机床的组成部分，例如将刀具缩装(einschrumpfen)在刀夹中的缩装器具()，例如WO01/89758 A1所述。不平衡测量设备与用于确定装夹在刀夹中的刀具的基准长度的预调机构连接也是有利的。最后，不平衡测量设备也可以是机床本身的组成部分。

在一个优选实施例的范围内规定，辅助支承装置只包括唯一一个滚子。通过这种方式，实现传递出由重力造成的载荷的任务，但主轴单元放弃其大部分自由度，因此没有影响为确定不平衡而必须测量的振动。