DD252217A1

DD252217A1 - Hydrodynamische doppelkugellagerung

Info

Publication number: DD252217A1
Application number: DD29401586A
Authority: DD
Inventors: Rainer Bleyer; Volker Hesse; Volker Eberhardt; Volker Guyenot; Wolfgang Thonfeld; Guenter Schneider
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1986-09-01
Filing date: 1986-09-01
Publication date: 1987-12-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Doppelkegellagerung fuer hochgenaue Werkzeug- und Spezialmaschinen. In einem geschlossenen, in zwei Druckkammern 3; 4 geteilten und mit Schmiermittel gefuellten Lagergehaeuse 1 ist eine, mit konusfoermigen Lagerflaechen 5; 6; 7 versehene Spindel 8 vorgesehen, wobei den einzelnen Lagerflaechen 5; 6; 7 je eine, mit einer entsprechenden Gleitflaeche 13; 14; 15 versehene Lagerschale 9; 10; 11 ein Lagergehaeuse 1 zugeordnet ist. Eine dieser Lagerschalen 11 ist axial beweglich angeordnet. Ein Schmiermittelversorgungssystem 17 ist mit einer Druckkammer 3 verbunden, die von der anderen Druckkammer 4 durch eine abdichtende Membran 2 getrennt ist. An dem im Lagergehaeuse 1 befindlichen Ende der Spindel 8 ist eine, die Spindel 8 zentrierendes Widerlager 23 vorgesehen. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Doppelkegellagerung insbesondere für hochgenaue Drehmaschinen, für Schleifspindeln und für Spezialmaschinen zur Bearbeitung optisch-mechanischer Baugruppen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Neben einer Vielzahl hydrodynamischer Lagerungen sind solche bekannt, bei denen sich in vorhandenen, in der Lagerfläche angeordneten Lagertaschen während der Rotation der Spindel ein Druckfilm aus Schmiermittel ausbildet. Aus der DD-PS 152395 ist ein hydrodynamisches Doppelkegelgleitlager bekannt, welches eine Welle mit sich in entgegengesetzter Richtung verjüngenden konischen Auflagern umfaßt, in deren kegligen Flächen Öltaschen angeordnet sind. Diese Welle ruht in einem Stator mit zwei konischen Widerlagern, in denen Kanäle zum Zu- und Abführen des Schmiermittels ausgebildet sind, welche mit einem, nur mit dem atmosphärischen Luftdruck beaufschlagten Vorratsbehälter für das Schmiermittel und mit den konischen Flächen der Widerlager verbunden sind. Mindestens eines der Widerlager ist mittels spannbarer Federn axial verschiebbar angeordnet.

Diese Lagerung besitzt den Nachteil, daß das Lager im Moment des Anlaufes und im Auslauf bei gespannten Federn quasi trocken läuft, da sich ein Schmierfilm nicht ausbilden kann. Im Moment des An- und beim Auslauf muß also der Kraftschluß des Federsystems durch Betätigung des vorhandenen Elektromagneten unterbrochen werden, damit Schmiermittel aus dem Vorratsbehälter zwischen die Lagerflächen von Spindel und Widerlager eindringen kann, ansonsten würde durch den . kurzzeitigen Trockenlaüf die Lagerung rasch verschleißen und an Präzision verlieren.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und den Verschleiß zu verringern und insbesondere die Lebensdauer hochgenauer hydrodynamischer Lagerungen zu erhöhen.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Doppelkegellagerung zu schaffen, zwischen deren Laufflächen auch beim An- und Auslauf des Lagers ohne zusätzlich einzuleitende Maßnahmen ein ausreichender Schmiermittelfilm vorhanden ist, und welche einen stets hochgenauen Lauf der Spindel gewährleistet und im Stillstand eine gute Zentrierung besitzt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine'hydrodynamische Doppellagerung umfassend eine mit konischen Gfeitflächen . versehene Spindel, in einem Lagergehäuse angeordnete, ebenfalls mit konischen Gleitfiächen versehene Widerlager, in denen Schmiermitteltaschen angeordnet sind, wobei mindestens eines der Widerlager axial verschiebbar angeordnet ist und mindestens einen Vorratsbehälter für den Schmierstoff, dadurch gelöst, daß ein allseitig geschlossenes, durch eine Membran in zwei Druckkammern geteiltes, mit Schmiermittel gefülltes Lagergehäuse vorgesehen ist, in welchem eine, mit drei festen vorzugsweise konusförmigen Lagerflächen versehene Spindel vorgesehen ist, wobei den einzelnen Lagerflächen der Spindel je eine, mit einer entsprechenden Gleitfläche versehene Lagerschale in dem Lagergehäuse zugeordnet ist, von denen eine erste Lagerschale fest und die ihr in axialer Richtung benachbarte zweite Lagerschale, deren Gleitfläche der Gleitfläche der ersten Lagerschale zugewandt ist, durch ein Distanzstück in konstantem Abstand von der Ersten gehalten, und eine dritte Lagerschale axial beweglich im Lagergehäuse angeordnet sind, wobei die dritte Lagerschale mit der Membran über eine Feder kraftschlüssig verbunden ist, daß ein externes, den Schmiermitteldruck stufenlos regelbares Schmiermittelversorgungssystem vorgesehen ist, welches mit einer Druckkammer des Lagergehäuses verbunden ist, und daß an dem im Lagergheäuse befindlichen Ende der Spindel ein die Spindel zentrierendes und gegen die Kraft der Feder abstützendes, an sich bekanntes Widerlager vorgesehen ist.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn in den Gleitflächen der einzelnen Lagerschalen konzentrisch geschlossene oder aus Teilstücken bestehende Kontaktstücke mit guten Notlaufeigenschaften vorgesehen sind, welche um einen Betrag kleiner als das Lagerspiel aus den Gleitflächen hinausragen.

Es ist ferner vorteilhaft, daß das externe Schmiermittelversorgungssystem einen das Schmiermittel beaufschlagenden, pneumatisch oder mechanisch betätigten Kolben in einem Zylinder umfaßt.

Durch die erfindungsgemäße Doppelkegellagerung wird eine hohe Genauigkeit im Spindellauf gewährleistet. Eine Relativverlagerung der Spindel gegenüber den Lagerschalen wird zwischen Stillstand und Betriebsdrehzahl vermieden. Die Lagerung ist sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Spindelanordnung mit hoher Zuverlässigkeit anwendbar. Durch Gewährleistung guter Notlaufeigenschaften wird ein Verschleiß der Gleitflächen vermieden und die Lebensdauer der Lagefung verlängert. Die Lagerung besitzt eine große Steifigkeit und damit verbunden ein gutes Schwingungsverhalten.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die hydrodynamische Doppelkegellagerung umfaßt mit Schmiermittel gefülltes, allseitig durch Dichtmittel abgeschlossenes Lagergehäuse 1, welches durch eine Membran 2 in zwei Druckkammern 3 und 4 geteilt wird. In dem Lagergehäuse 1 ist eine mit drei konusförmigen, sphärischen oder auch asphärischen Lagerflächen 5; 6; 7 versehene Spindel 8 vorgesehen, die mit ihren Lagerflächen 5; 6; 7 in zugeordneten Gleitflächen von Lagerschalen 9; 10; 11 gelagert ist. Von diesen Gleitflächen sind eine erste Lagerschale 9 fest und die ihr in axialer Richtung benachbarte zweite Lagerschale 10, durch ein Distanzstück 12 in konstantem Abstand von der ersten gehalten, im Lagergehäuse 1 angeordnet, wobei die Gleitfläche 14 der Gleitfläche 13 der ersten Lagerschale 9 zugewandt ist.

Mit Hilfe des Distanzstückes 12 können die Lagerschalen 9 und 10 so in ihrem Abstand abgestimmt werden, daß sich ein gewünschter, eine hohe Steifigkeit der Lagerung über einen großen Drehzahlbereich gewährleistender Schmiermittelspalt zwischen den Gleitflächen 13 und 14 und den Lagerflächen 6 und 7 ergibt. Die dritte Lagerschale 11 axial beweglich im Lagergehäuse 1 angeordnet und besitzt eine Gleitfläche 15. Diese dritte Lagerschale 11 ist über eine in der Druckkammer 3 angeordnete Feder 16 kraftschlüssig mit der Membran 2 verbunden.

Außerhalb des Lagergehäuses 1 ist ein den Schmiermitteldruck regelbares Schmiermittelversorgungssystem 17 vorgesehen,, welchen einen Zylinder 18 und einen pneumatisch oder mechanisch betätigbaren Kolben 19 umfaßt und über eine Leitung 20 mit der Druckkammer 3 verbunden ist. Leitung 20 und der Raum über dem Kolben 19 sind mit Schmiermittel 21 ausgefüllt. Der Kolben 19 wird von unten her (Zeichnung) pneumatisch mit Druckluft oder durch nicht dargestellte mechanische Elemente betätigt. Durch die dritte Lagerschale 11 wird im Zusammenwirken mit der Lagerfläche 5 der Spindel 8 mit Hilfe des Schmiermittelversorgungssystems 17, welches in den Druckkammern 3 und 4 über die Membran 2 für einen bestimmten Druck sorgt, auch bei Stillstand der Spindel 8 für eine gute Zentrierung derselben gesorgt und im Schmiermittelspalt zwischen den Lagerflächen 5; 6; 7 der Spindel 8 und den Gleitflächen 13; 14; 15 der Lagerschalen 9; 10; 11 und in den (nicht dargestellten) Schmiermitteltaschen der Gleitflächen 13; 14; 15 ein Schmiermittelpolster aufrechterhalten.

An dem im Lagergehäuse 1 befindlichen Ende 22 der Spindel 8 ist ein diese Spindel zentrierendes und gegen die Kraft der Feder 16 abstützendes, an sich bekanntes Widerlager 23 vorgesehen, welches vorzugsweise aus einem, mit einer konkaven Vertiefung versehenen Lagerblock.24 und einer Kugel 25 besteht. Damit wird u.a. bewirkt, daß eine gute Zentrierung der Spindel 8 in jeder Lage erreicht wird.

Um die Notlaufeigenschaften, z. B. beim Unterbrechen des Schmiermittelfilms durch längeren Stillstand der Spindel 8, zu sichern, sind in den Gleitflächen 13; 14; 15 der einzelnen Lagerschalen 9; 10; 11 konzentrisch geschlossene oder aus Einzelstücken bestehende Kontaktstücke 26 eingesetzt, die um einen Betrag, der kleiner ist als das Lagerspiel den Lagerflächen 5; 6; 7 der Spindel 8 und den Gleitflächen 13; 14; 15 der Lagerschalen 9; 10; 11, aus den Gleitflächen 13; 14; 15 herausragen.

Claims

1.. Hydrodynamische Doppelkegellagerung^mfassend eine mit konischen Gleitflächen versehene Spindel, in einem Lagergehäuse angeordnete, ebenfalls mit konischen Gleitflächen versehene Widerlager, in denen Schmiermitteltaschen angeordnet sind, wobei mindestens eines der Widerlager axial verschiebbar angeordnet ist, und mindestens einen Vorratsbehälter für den Schmierstoff, dadurch gekennzeichnet, daß ein allseitig geschlossenes, durch eine Membran (2) in zwei Druckkammern (3); (4) geteiltes, mit Schmiermittel gefülltes Lagergehäuse (1) vorgesehen ist, in welchem eine, mit drei festen vorzugsweise konusförmigen Lagerftächen (5); (6); (7) versehene Spindel (8) vorgesehen ist, wobei den einzelnen Lagerflächen (5); (6); (7) der Spindel (8) je eine, mit einer entsprechenden Gleitfläche (13); (14); (15) versehene Lagerschale (9); (10); (11) in dem Lagergehäuse (1) zugeordnet ist, von denen eine erste Lagerschale (9) fest und die ihr in axialer Richtung benachbarte zweite Lagerschale (10), deren Gleitfläche (14) der Gleitfläche (13) der ersten Lagerschale (9) zugewandt ist durch ein Distanzstück (12) in konstantem Abstand von der ersten gehalten, und eine dritte Lagerschale (11) axial beweglich im Lagergehäuse (1) angeordnet sind, wobei die dritte Lagerschale (11) mit der Membran (2) über eine Feder (16) kraftschlüssig verbunden ist, daß ein externes, den Schmiermitteldruck stufenlos regelbares Schmiermittelversorgungssystem (17) vorgesehen ist, welches mit einer Druckkammer (3) des Lagergehäuses (1) verbunden ist, und daß an dem im Lagergehäuse (1) befindlichen Ende (22) der Spindel (8) ein die Spindel (8) zentrierendes und gegen die Kraft der Feder (16) abstützendes an sich bekanntes Widerlager (23) vorgesehen ist.

2. Doppelkegel lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gleitflächen (13); (14); (15) der einzelnen Lagerschalen (9); (10); (11) konzentrisch geschlossene oder aus Teilstücken bestehende Kontaktstücke (26) mit guten Notlaufeigenschaften vorgesehen sind, welche um einen Betrag kleiner als das Lagerspiel aus den Gleitflächen (13); (14); (15) herausragen.

3. Doppelkegellagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das externe Schmiermittelversorgungssystem einen das Schmiermittel (21) beaufschlagenden, pneumatisch oder mechanisch betätigten Kolben (19) in einem Zylinder (18) umfaßt.