DE10045163B4

DE10045163B4 - Wellenlagerungsanordung

Info

Publication number: DE10045163B4
Application number: DE10045163A
Authority: DE
Inventors: Taikou Fujisawa Nawamoto; Hideto Fujisawa Yui
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: US6431760B1; DE10045163A1; JP2001153144A

Abstract

Wellenlagerungsanordnung mit einer Mehrzahl von Schrägkugellagern, die eine Welle lagern und in axialer Richtung der Welle zueinander ausgerichtet sind, wobei jedes der Lager einen Innenring, einen Außenring, und eine Kugelreihe aufweist, die zwischen dem Innenring und dem Außenring eingesetzt ist, und ein lastferner Endabschnitt des Außenringes sich in axialer Richtung des Kugellagers näher bei der Kugelreihe befindet als ein lastnaher Endabschnitt des Innenrings, und zumindest ein Außenring-Abstandshalter zwischen benachbarten Außenringen der Lager eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Außenring-Abstandshalter (61, 112) in der Nähe des lastfernen Endabschnitts des Außenringes (32) zumindest eine Ölzufuhröffnung (62, 71, 111) zur Zuführung von Schmieröl an das Schrägkugellager (30), welches diesen Außenring (32) umfaßt, ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenlagerungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Anordung wird verschiedenen Maschinen und Geräten, insbesondere im Spindelhauptwellenabschnitt einer Werkzeugmaschine, zur Abstützung von Lasten in radialer Richtung und in Schubrichtung verwendet.
In 6 ist eine Wellenlagerungsanordnung 80 gezeigt, die in einem Spindelhauptwellenabschnitt einer Werkzeugmaschine angewendet wird. In dieser Anordnung sind zwischen der äußeren Umfangsfläche einer Hauptwelle 81 und der inneren Umfangsfläche eines Gehäuses 82 mehrere Schrägkugellager 90 (die im folgenden einfach als Lager 90 bezeichnet werden) in axialer Richtung der Hauptwelle 81 nebeneinander angeordnet.
Zwischen den Innenringen 91 der jeweiligen Lager 90 sind entsprechende Innenring-Abstandshalter 83 eingesetzt. Außerdem sind sowohl zwischen den Außenringen 92 der entsprechenden Lager 90 als auch zwischen den Außenring 92 des Lagers 90, das sich am Ende der Lager 90 befindet, und einem Abdeckungskörper, der am linken Endabschnitt (in 6) des Gehäuses 82 befestigt ist, entsprechende Außenring-Abstandshalter 85 eingesetzt.
Jedes Lager 90 ist so beschaffen, daß in eine Laufbahn, die zwischen dem Innenring 91 und dem Außenring 92 gebildet ist, eine Kugelreihe 93 zusammen mit einer Halterung 94 rollfähig eingesetzt ist. Ferner ist im lastfernen Abschnitt des Außenrings 92 eine Gegenbohrung 96 ausgebildet, welche die Ölabführungsleistung des Lagers 90 verbessert. Genauer sind im Fall von zwei Lagern 90, die auf der linken Seite in 6 angeordnet sind, in den Abschnitten, die sich links von den Kugeln 95 in den Kugelreihen 93 befinden, Gegenbohrungen 96 ausgebildet. Im Fall von zwei Lagern 90, die auf der rechten Seite in 6 angeordnet sind, sind in den Abschnitten, die sich rechts von den Kugeln 95 befinden, Gegenbohrungen 96 ausgebildet. Das heißt, daß durch die Bereitstellung der Gegenbohrungen 96 die Ölentleerungsleistung (Schmierölabführung) der entsprechenden Lager 90 für die Entleerung von Schmieröl verbessert wird, so daß das erforderliche Drehmoment der Hauptwelle 81 reduziert werden kann.
Um in der obenbeschriebenen Wellenlagerungsanordnung 80 die Ölentleerungsleitung der jeweiligen Lager 90 zu verbessern und das erforderliche Drehmoment der Hauptwelle 81 zu reduzieren, sind die Gegenbohrungen 96 in den lastfernen Abschnitten der Außenringe 92 der jeweiligen Lager 90 ausgebildet.
Die Gegenbohrungen 96 der Lager 90 sind jedoch ebenso wie die Schmieröl-Entleerungsräume sehr klein. Daher ist insbesondere im Fall der Lagerung der Hauptwelle 81 einer Werkzeugmaschine die Ölabführungslager 90 unzureichend, so daß die hinreichende Schmierungsleistung der Lager 90 nicht gewährleistet werden kann.
Dadurch entsteht das Problem, daß die Temperatur der Lager ansteigt und daß das erforderliche Drehmoment der zu lagernden Welle nicht reduziert werden kann. Somit ist es aufgrund der Tatsache, daß ein Anstieg der Temperatur des Lagers und das für die Welle erforderliche Drehmoment nicht reduziert werden können, nicht möglich, eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine zu gewährleisten.
Weiterhin ist der Abdeckungskörper 84 am linken Endabschnitt (in 6) des Gehäuses 82 mittels eines Bolzens befestigt. Ferner sind die Außenringe 92 der Lager 90 in Schubrichtung durch den Abdeckungskörper 84 über ihre zugeordneten Außenring-Abstandshalter 85 befestigt.
Wenn jedoch die Abdeckung 84 am Gehäuse 82 übermäßig stark festgezogen wird, besteht die Gefahr, daß die Außenringe 92 der Lager 90 verformt werden. Wenn die Außenringe 92 der Lager 90 verformt sind, entsteht das Problem, daß die Laufbahnoberflächen der Außenringe 92, welche die Laufbahnen für die Kugeln 95 bilden, verformt werden könnten, wodurch die Laufgenauigkeit der Hauptwelle 81 vermindert wird.
Wenn andererseits die Abdeckung 84 am Gehäuse 82 zu schwach festgezogen wird, werden der Schlupf und die Kontaktsteifheit der Außenringe 92 beeinflußt, obwohl die Gefahr verringert ist, daß die Außenringe 92 der Lager 90 verformt werden.
Daher wird der Festziehgrad des Abdeckungskörpers 84 am Gehäuse 82 auf der Grundlage der obigen Ergebnisse auf einen Wert im Bereich von 10 bis 30 μm gesetzt. In Wirklichkeit kann jedoch eine Verformung der Außenringe 92 der Lager 90 nicht verhindert werden. Daher besteht noch immer das Problem, daß aufgrund der Verformung der Laufbahnoberflächen der Außenringe 92 die Laufgenauigkeit der Hauptwelle 81 verschlechtert ist.

Weitere Wellenlagerungsanordnungen sind beispielsweise aus der Druckschrift JP 6-26 49 34 A „Patent Abstract bekannt. Bei dieser Wellenlagerungsanordnung ist der lastferne Endabschnitt des Außenrings in axialer Richtung im wesentlichen auf den lastnahen Endabschnitt des Innenrings ausgerichtet, so daß die genannten Endabschnitte gleich beabstandet von der Kugelreihe sind.

Weiterhin zeigt die Druckschrift JP 6-26 49 34 A ein Ölzuführeinrichtung mit Ölzuführkanälen, die sowohl direkt im Außenring der Schrägkugellager als auch in einem Abstandshalter zwischen den Schrägkugellagern ausgebildet sind. Diese Ölzuführeinrichtung dient zur Zuführung von Schmieröl zum einen direkt durch den Außenring und direkt zu der Kugelreihe und zum anderen durch den Abstandshalter in den Bereich des lastfernen Abschnitts des Innenrings. Für die zweite genannte Zuführung erstreckt sich der Schmierölkanal in relativ komplizierter Weise bis in den Bereich unterhalb des Käfigs zur Führung der Kugeln.

Eine weitere Wellenlagerungsanordnung ist aus der Druckschrift JP 0 712 7637 A „Patent Abstract bekannt. Bei dieser Wellenlagerungsanordnung sind eine Mehrzahl von herkömmlichen Schrägkugellagern angeordnet, wobei die Endabschnitte der Außenringe und Innenringe der genannten Lager in axialer Richtung jeweils aufeinander ausgerichtet sind, so daß diese Endabschnitte im wesentlichen gleich weit von der jeweiligen Kugelreihe entfernt sind.

Weiterhin sind zwischen den Schrägkugellagern Abstandshalter vorgesehen, wobei Ölzuführkanäle jeweils in den Abstandshaltern ausgebildet sind. Diese Ölzuführkanäle sind jedoch auf den Bereich des lastnahen Endabschnitt des Außenrings gerichtet.

Eine Wellenlagerungsanordnung der eingangs genannten Art ist aus der Druckschrift JP 1 027 42 44 A „Patent Abstract" bekannt. Insbesondere zeigt diese Anordnung eine Mehrzahl von Schrägkugellagern, wobei der Innenring eine relativ große axiale Erstreckung bezüglich der zu lagernden Welle aufweist. Im Vergleich zu einem derartigen Innenring sind die Endabschnitte des Außenrings in axialer Richtung näher bei der Kugelreihe als die Endabschnitte des Innenrings. Dies trifft insbesondere auch auf den lastfernen Endabschnitt des Außenrings bezüglich des lastnahen Endabschnitts des Innenrings zu.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wellenlagerungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei die Wellenlagerungsanordnung in zuverlässiger Weise stabile Betriebsbedingungen aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Wellenlagerungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Wellenlagerungsanordnung, mit einem Schrägkugellager gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine vergrößerte Schnittansicht der Hauptabschnitte des Schrägkugellagers nach 1;
3(A)-5(B) Schnittansichten der Hauptabschnitte eines Schrägkugellagers gemäß einer dritten, einer vierten bzw. einer fünften Ausführungsform; und
6 die bereits erwähnte Schnittansicht einer Wellenlagerungsanordnung, die herkömmliche Schrägkugellager enthält.
1 ist eine Schnittansicht einer Wellenlagerungsanordnung, mit einem Schrägkugellager gemäß einer ersten Ausführungsform, während 2 eine vergrößerte Schnittansicht der Hauptabschnitte des Schrägkugellagers nach 1 ist.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, sind in eine Wellenlagerungsanordnung 10 zur Lagerung einer Hauptwelle 11 einer Werkzeugmaschine zwischen die linke äußere Umfangsfläche der Hauptwelle 11 in 1 und die innere Umfangsfläche eines Gehäuses 12 Schrägkugellager 30 (die im folgenden einfach als Kugellager 30 bezeichnet werden) in axialer Richtung (in 1 in Rechts/Links-Richtung) der Hauptwelle 11 in zwei oder mehr Reihen eingefügt (in 1 ist eine Gruppe aus zwei Reihen von Lagern 30 gegenüber einer weiteren Gruppe aus zwei Reihen von Lager 30 in der Weise angeordnet, daß ihre hinteren Oberflächen einander zugewandt sind, so daß insgesamt vier Reihen von Lagern 30 in einer (DBB-Kombination) angeordnet sind.
Zwischen den Innenringen 31 der jeweiligen Reihen von Lagern 30 sind Innenring-Abstandshalter 13 eingefügt. Außerdem sind zwischen den Außenringen 32 der entsprechenden Reihen von Lagern 30 sowie zwischen den Außenring 32 des am axialen Endabschnitt (in 1 am linken Endabschnitt) der Hauptwelle 11 befindlichen Lagers und einem am linken (in 1) Endabschnitt des Gehäuses 12 mittels eines Bolzens 15 befestigten Abdeckungskörper 16 jeweilige Außenring-Abstandshalter 61 eingefügt.
Jedes der Lager 30 ist so beschaffen, daß in eine Laufbahn, die zwischen den im wesentlichen zylindrischen Innen- und Außenringen 31 und 32 gebildet ist, eine Kugelreihe zusammen mit einer Halterung 34 rollfähig eingesetzt ist.
An der äußeren Umfangsfläche des Innenrings 31 ist eine Laufbahnnut 35 in der Weise ausgebildet, daß sie sich ringförmig in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsfläche des Innenrings 31 erstreckt, wobei die Laufbahnnut 35 einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
Während der Innenring 31 radial innerhalb des Außenrings 32 eingesetzt ist, ist der Außenring 32 am äußeren Umfang des Innenrings 31 angebracht. Der Außenring 32 enthält eine Laufbahnnut 36, die der Laufbahnnut 35 des Innenrings 31 entspricht. Die Laufbahnnut 36 ist ringförmig in Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche des Außenrings 32 ausgebildet und weist ebenfalls einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt auf, der so ausgebildet ist, daß er sich gegenüber der Laufbahnnut 35 des Innenrings 31 befindet.
Zwischen dem Innen- und Außenring 31 und 32 ist eine Laufbahn ausgebildet, die durch die Laufbahnnuten 35 und 36 des Innen- und Außenringes 31 bzw. 32 definiert ist. In die so gebildete Laufbahn sind mehrere Kugeln (Rollkörper) 37, die zur Kugelreihe gehören, rollfähig eingesetzt. Gleichzeitig ist in diese Laufbahn die Halterung 34 zusammen mit der Kugelreihe eingebaut.
Die lastfernen Endabschnitte (in 2 die linken Endabschnitte) der Außenringe 32 der Lager 30 befinden sich, bezuglich der axialern Richtung der Hauptwelle 11 jeweils näher bei den Kugeln 37 als die lastnahen Abschnitte (in 2 die linken Endabschnitte) der Innenringe 31 der Lager 30 bei den Kugeln 37, (d.h. näher bei den Zentren der Lager 30 in deren axialer Richtung; in 2 näher bei der rechten Seite).
Das heißt, daß in den Außenringen 32 der Lager 30 gemäß dieser Ausführungsform die Abschnitte, die den Gegenbohrungen 96 der in 6 gezeigten herkömmlichen Lager 90 entsprechen, in vertikaler Richtung in 2 abgeschnitten sind, so daß die Abmessungen in Breitenrichtung (in 2 in Rechts/Links-Richtung) der Außenringe 32 kleiner als die Abmessungen in Breitenrichtung der Innenringe 31 ausgebildet sind. Außerdem ist jeder der Außenring-Abstandshalter 61, der sich zum oberen abgeschnittenen Abschnitt erstreckt, so ausgebildet, daß seine Dicke (in 1 die Abmessung in vertika ler Richtung) kleiner als die Dicke der Gegenbohrung 96 ist, die in den in 6 gezeigten herkömmlichen Lagern 90 ausgebildet ist.
Weiterhin ist in jedem der Außenring-Abstandshalter 61 längs einer virtuellen Linie in 1, die von der Nähe des Endabschnitts in Breitenrichtung des Innenrings 31 des Lagers 30 (d.h. gegenüber den Kugeln 37) verläuft, ein Ölentleerungsloch ausgebildet. Die Ölentleerungslöcher werden jeweils dazu verwendet, überschüssiges Schmieröl, das in den inneren Abschnitten der Lager 30 vorhanden ist, abzuführen.
Als Werkstoff der Innenring-Abstandshalter 13 und der Außenring-Abstandshalter 61 wird ein Werkstoff verwendet, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die Verwendung eines derartigen Werkstoffs kann nicht nur die Wärmeleitfähigkeit der Wellenlagerungsanordnung 60 als Ganzes verbessern, sondern kann außerdem den Temperaturanstieg der jeweiligen Reihen von Lagern 30 auf einen niedrigen Pegel halten.
Andererseits ist zwischen der rechten (in 1) äußere Umfangsfläche der Hauptwelle 1 und der innere Umfangsfläche des Gehäuses 12 ein zylindrisches Wälzlager 18 eingefügt. Auf der äußeren Umfangsfläche des rechten (in 1) Endabschnitts der Hauptwelle 11 ist ein Außengewindeabschnitt 19 ausgebildet, mit dem eine Lagermutter 20 verschraubt ist.
Nun wird der Aufbau des zylindrischen Wälzlagers 18 genauer erläutert. Ein Innenring 23 dieses Wälzlagers 18 wird zwischen Innenring-Abstandshaltern 24 durch die Lagermutter 20 gehalten, die mit dem Außengewindeabschnitt 19 der Hauptwelle 11 verschraubt ist, während ein Außenring 25 des Wälzlagers 18 zwischen einem Außenring-Abstandshalter 26 und einem Abdeckungselement 22 gehalten wird, das mittels eines Bolzens 21 am rechten (in 1) Endabschnitt des Gehäuses 12 befestigt ist.
Nun wird die Funktionsweise des Schrägkugellagers gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
In der Wellenlagerungsanordnung 60 gemäß dieser Ausführungsform sind die Ölzufuhr düsen nicht zwischen den Lagern 30 in den entsprechenden Reihen angeordnet, stattdessen sind in den Außenring-Abstandshaltern 61 Ölzufuhrdüsen (Ölzufuhröffnungen) 62 ausgebildet. Die Ölzufuhrdüsenlöcher 62 sind so beschaffen, daß sie mit einem im Gehäuse 12 ausgebildeten Ölzufuhrdurchlaß (nicht gezeigt) in Verbindung stehen. Der Ölzufuhrdurchlaß ist mit einer (nicht gezeigten) Schmierungsfluid-Zufuhrquelle verbunden, die Öl/Luft oder Öl-Nebel liefert.
Somit kann das Schmieröl-Zufuhrsystem durch Anordnen der Ölzufuhrdüsen 62 an gegebenen Positionen der jeweiligen Außenring-Abstandshalter 61 in der Nähe der lastfernen Endabschnitte der Außenringe 32 als Pseudo-Außenring-Ölzufuhrsystem ausgebildet werden.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Außenring-Ölzufuhrsystem, indem die Ölzufuhrlöcher direkt in den Außenringen der Lager ausgebildet sind, kann somit die Wellenlagerungsanordnung 60 einerseits die gleiche Wirkung erzielen, d.h., sie wird nicht durch Luftvorhänge beeinflußt, andererseits kann sie einen hohen Ölzufuhrwirkungsgrad schaffen und einfach bearbeitet werden, so daß ihre Herstellungskosten verringert werden können.
Da bei dieser Schmierung der lastferne Endabschnitt des Außenrings 32 des Lagers 30 sich näher bei den Kugeln 37 (bezüglich der axialen Richtung der Hauptwelle 11), als der lastnahe Abschnitt des Innenrings 30, kann ein großer Schmieröl-Entleerungsraum geschaffen werden, so daß überschüssiges Schmieröl im inneren Abschnitt des Lagers 30 mit hohem Wirkungsgrad abgeführt werden kann. Dadurch können sowohl ein Anstieg der Temperatur des Lagers 30 als auch das für die Drehung der Hauptwelle 11 erforderliche Drehmoment reduziert werden.
Außerdem ist die Abmessung in Breitenrichtung des Außenrings 32 des Lagers 30 im Vergleich beispielsweise mit dem in 6 gezeigten herkömmlichen Lager 90 gering. Dadurch wird die Laufbahnnut 36 des Außenrings 32 selbst dann, wenn das Drehmoment für die Befestigung des Abdeckungskörpers 16 mittels des Bolzens 15 übermäßig groß ist und somit auf den Außenring 32 über die Außenring-Abstandshalter 14 eine übermäßige Festziehkraft ausgeübt wird, kaum verformt. Dadurch kann verhindert werden, daß die Laufgenauigkeit der Hauptwelle 11 aufgrund der Verformung der Laufbahn 36 des Außenrings 32 abgesenkt wird.
2 zeigt eine Schnittansicht der Hauptabschnitte eines Schrägkugellagers gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In einer Wellenlagerungsanordnung 70 gemäß dieser Ausführungsform wird als Ölzufuhrdüsenloch (Ölzufuhröffnung) 71 eine Gummidüse verwendet, deren Öffnung auf die Kugeln 37 gerichtet ist.
Gewöhnlich wird in einer Werkzeugmaschine eine Öl/Luft-Vorrichtung bei einem Luftzufuhrdruck von 3,4·10^–1 bis 4,4·10^–1 MPa (Überdruck) verwendet.
Wenn in dieser Ausführungsform eine ideale Düsenform unter den Bedingungen berechnet wird, daß der Luftzufuhrdruck 0,39 MPa beträgt, die Luftdurchflußmenge 25 Nl/Min beträgt und die Ölmenge in Form kleinster Teilchen, d.h. die Schmieröl-Zufuhrmenge, 0,03·10^–3 l/Min beträgt (den größten Teil des Zufuhrrohrs nimmt die Luft ein), beträgt die Querschnittsfläche des Halsabschnitts ungefähr 0,434 mm² (Durchmesser ca. 0,74 mm), während die Querschnittsfläche des Öffnungsendes ca. 0,577 mm² (Durchmesser ca. 0,86 mm) beträgt. Während die adiabatische Strömung und der Reibungsverlust nicht berücksichtigt wurden, ist diese Berechnung jedoch unter der Annahme gemacht, daß die Eintrittsströmungsgeschwindigkeit null ist, die Eintrittsfläche unendlich ist und der äußere Druck 0,1012 MPa ist.
In der obenerwähnten Ölzufuhrdüse ist die Luftströmungsgeschwindigkeit im Einschnürungsabschnitt gleich der Schallgeschwindigkeit (ungefähr 313 m/s) und ist die Lufteinleitungsgeschwindigkeit ungefähr 4,63 m/s.
Durch Verwendung der so ausgebildeten Ölzufuhrdüsenlöcher 71 als Feinmengen-Schmierungsvorrichtungen der Lager kann das Schmieröl den Lagern 30 genau und mit hohem Wirkungsgrad zugeführt werden. Daher kann die Menge des den Lagern 30 zugeführten Schmieröls verringert werden.
Indem außerdem die Luft ausgenutzt wird, die von den offenen Düsenenden unter Beschleunigung und Abkühlung ausgeblasen wird, kann die Kühlungswirkung der Lager 30 erhöht werden.
Die verbleibenden Abschnitte der Anordnung und die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform stimmen mit jenen der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform überein.
3(A) ist eine Schnittansicht der Hauptabschnitte einer Wellenlagerungsanordnung 100, mit einem Schrägkugellager gemäß einer dritten Ausführungsform.
In der Wellenlagerungsanordnung 100 gemäß dieser Ausführungsform ist ein Düsenrahmen 102, der dazu verwendet wird, einen Ölzufuhrdurchlaß 101a, der im Gehäuse 101 ausgebildet ist, und ein Ölzufuhrdüsenloch 62, das im Außenring-Abstandshalter 61 ausgebildet ist, miteinander zu verbinden, im Gehäuse 101 angeordnet. In den Verbindungsabschnitt zwischen dem Düsenrahmen 102 und dem Ölzufuhrdüsenloch 62 ist ein O-Ring 103 eingesetzt.
Der Ölzufuhrdurchlaß 101a ist so ausgebildet, daß er sich bei mit einer Schmierungsfluid-Versorgungsquelle (nicht gezeigt) verbundenem Endabschnitt in axialer Richtung (in 3(A) in Links/Rechts-Richtung) des Gehäuses 101 erstreckt. Der Düsenrahmen 102 ist am Gehäuse 101 mittels eines Bolzens 104 befestigt. Der Düsenrahmen 102 enthält eine Öffnung 102a im Seitenabschnitt, die mit dem Ölzufuhrdurchlaß 101a in Verbindung steht, einen Ölzufuhrdurchlaß 102b, der darin strömendes Schmieröl, von der Öffnung 102a im Seitenabschnitt strömt, zum Bodenabschnitt des Düsenrahmens 102 führt und enthält eine Öffnung 102c im Bodenabschnitt, die Schmieröl zuführt. Die Öffnung 102c im Bodenabschnitt und ein O-Ring 103 sind jeweils an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 101 angeordnet. Was das Ölzufuhrdüsenloch 62 betrifft, so sind im Umfangsabschnitt jedes Lagers 30 in regelmäßigen Abständen jeweils drei Ölzufuhrdüsenlöcher 62 angeordnet.
3(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A in 3(A). Die Ölzufuhrdüsenlöcher 62 sind in der Nähe der Kontaktoberfläche des Außenring-Abstandshalters 61 in bezug auf den lastfernen Abschnitt des Außenrings 32 ausgebildet. Jedes der Ölzufuhrdüsenlöcher 62 hat einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt.
In der obenbeschriebenen Wellenlagerungsanordnung 100 kann durch Einsetzen des O-Rings 103 in den Verbindungsabschnitt zwischen der Öffnung 102c im Bodenabschnitt des Düsenrahmens 102 für die Zufuhr von Schmieröl und das Ölzufuhrdüsenloch 62 des Außenring-Abstandshalters 62 die Dichtungseigenschaft des Verbindungsabschnitts erhöht werden, so daß der Wirkungsgrad der Zufuhr von Schmieröl an das Lager 30 verbessert werden kann.
In dieser Ausführungsform sind im Umfangsabschnitt jedes Lagers 30 in regelmäßigen Abständen drei Ölzufuhrdüsenlöcher 62 angeordnet. Die Anzahl der Ölzufuhrdüsenlöcher 62, die in jedem Lager auszubilden sind, ist jedoch nicht auf drei eingeschränkt, vielmehr können für jedes Lager 30 ein oder mehr Ölzufuhrdüsenlöcher 62 vorgesehen sein. Der Durchmesser des Ölzufuhrdüsenlochs 62 kann vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm gesetzt werden, ferner können die Ölzufuhrdüsenlöcher 62 in der Weise angeordnet sein, daß sie in bezug auf die axiale Richtung (in 3(A) die Links/Rechts-Richtung) des Gehäuses 101 einen Neigungswinkel von 60 bis 90° aufweisen.
Um ferner die Schmierungsleistung der Führungsfläche einer Halterung 34 zu erhöhen, kann auch in dem lastfernen Abschnitt des Außenrings 32 ein Ölzufuhrdüsenloch ausgebildet sein.
Diese Ausführungsform kann auch auf den Verbindungsabschnitt zwischen dem Ölzufuhrdüsenloch und der inneren Umfangsfläche eines Gehäuses, in dem ein Düsenrahmen wie in der obenerwähnten ersten Ausführungsform angeordnet ist, angewendet werden.
Die übrigen Abschnitte der Anordnung und die Funktionsweise der dritten Ausführungsform stimmen mit jenen der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform im wesentlichen überein.
4(A) ist eine Schnittansicht der Hauptabschnitte einer Wellenlagerungsanordnung 110, mit einem Schrägkugellager gemäß einer vierten Ausführungsform.
In der Wellenlagerungsanordnung 110 gemäß dieser Ausführungsform ist in der Stirnfläche eines Außenring-Abstandshalters 112, die mit dem lastfernen Abschnitt 32a des Außenrings 32 in Kontakt ist, ein Ölzufuhrdüsenloch (Ölzufuhröffnung) 111 in der Weise ausgebildet, daß es durch die Stirnfläche des Außenring-Abstandshalters 112 in radialer Richtung einer zu lagernden Welle verläuft. Genauer sind in jedem Lager 30 in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen drei Ölzufuhrdüsenlöcher 111 angeordnet.
In einem Gehäuse 12 ist ein Ölzufuhrdurchlaß 12a ausgebildet, der mit einer (nicht gezeigten) Schmierungsfluid-Versorgungsquelle verbunden ist und eine Öffnung 12b aufweist, die in der inneren Umfangsfläche des Gehäuses ausgebildet ist, um Schmieröl zuzuführen. Die drei Ölzufuhrdüsenlöcher 111 stehen jeweils mit der Öffnung 12b des Ölzufuhrdurchlasses 12a in Verbindung. Das Schmieröl, das durch die Öffnung 12b des Ölzufuhrdurchlasses 12a von der Schmierungsfluid-Versorgungsquelle zugeführt wird, wird dem Lager 30 durch die Ölzufuhrdüsenlöcher 111 zugeführt.
4(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A in 4(A). Die Querschnittsform des Ölzufuhrdüsenlochs 119, das im Außenring-Abstandshalter 112 ausgebildet ist, ist eine rechtwinklige Form.
In dieser Wellenlagerungsanordnung 110 kann die Ausbildung des Ölzufuhrdüsenlochs 111 im Außenring-Abstandshalter 112 die Bearbeitung des Ölzufuhrdüsenlochs 111 erleichtern, so daß die Herstellungskosten der Wellenlagerungsanordnung 110 gesenkt werden können.
Die Form des Ölzufuhrdüsenlochs kann auch entweder dreieckig oder im wesentlichen halbkreisförmig sein.
Wie oben beschrieben worden ist, wird in einer Werkzeugmaschine eine Öl/Luft-Schmierungsvorrichtung unter der Bedingung verwendet, daß der Luftzufuhrdruck ungefähr 0,4 MPa beträgt und daß die Luftdurchflußmenge für ein Luftrohr ungefähr 25 Nl/Min beträgt. In diesem Fall liegt der Durchmesser des Ölzufuhrdüsenlochs in der Größenordnung von 1 mm. Wenn die Querschnittsfläche des Ölzufuhrdüsenlochs zu klein ist, wird die Durchflußmenge der Luft verringert, so daß das Schmieröl nur schwer im Schmierungsrohr strömen kann. Wenn andererseits die Querschnittsfläche des Ölzufuhrdüsenlochs übermäßig groß ist, wird der Impuls des aus dem Ölzufuhrdüsenloch ausgespritzten Schmieröls verringert, so daß das Schmieröl nur schwer in den inneren Abschnitt des Lagers strömen kann.
In dieser Ausführungsform kann die Querschnittsfläche des Ölzufuhrdüsenlochs 111 auf einen Wert im Bereich von 0,3 mm2 bis 1,75 mm2 gesetzt werden. Außerdem sind die drei Ölzufuhrdüsenlöcher 111 im Umfangsabschnitt jedes Lagers 30 in regelmäßigen Abständen angeordnet. Die Anzahl der Ölzufuhrdüsenlöcher 111, die in jedem Lager 30 auszubilden sind, ist jedoch nicht auf drei beschränkt, vielmehr können in jedem Lager ein oder mehrere Ölzufuhrdüsenlöcher 111 ausgebildet sein.
Um die Schmierungsleistung der Führungsfläche einer Halterung 34 zu verbessern, kann auch im lastfernen Abschnitt des Außenrings 32 ein Ölzufuhrdüsenloch ausgebildet sein.
Die übrigen Abschnitte der Anordnung und die Funktionsweise der vierten Ausführungsform stimmen mit jenen der obenerwähnten ersten Ausführungsform im wesentlichen überein.
5(A) ist eine Schnittansicht der Hauptabschnitte einer Wellenlagerungsanordnung 120, mit einem Schrägkugellager gemäß einer fünften Ausführungsform.
In der Wellenlagerungsanordnung 120 gemäß dieser Ausführungsform ist in einem Gehäuse 101 ein Düsenrahmen 102 angeordnet, der dazu verwendet wird, einen Ölzufuhrdurchlaß 101a, der im Gehäuse 101 ausgebildet ist, und ein Ölzufuhrdüsenloch 111, das in einem Außenring-Abstandshalter 112 ausgebildet ist, zu verbinden. Im Verbindungsabschnitt zwischen dem Düsenrahmen 102 und dem Ölzufuhrdüsenloch 111 ist ein O-Ring 103 eingesetzt. Das Ölzufuhrdüsenloch 111 ist in der Stirnfläche des Außenring-Abstandshalters 112 ausgebildet, die mit dem lastfernen Abschnitt 32a eines Außenrings 32 in Kontakt ist, so daß es durch die Stirnfläche des Außenring-Abstandshalters 112 in radialer Richtung einer zu lagernden Welle 110 verläuft.
In dieser Ausführungsform sind in jedem Lager 30 in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung genauer drei Ölzufuhrdüsenlöcher 111 angeordnet.
5(B) ist eine Schnittansicht der Wellenlagerungsanordnung 120 längs der Linie A-A in 5(A). Die Querschnittsform jedes der Ölzufuhrdüsenlöcher 111, die in der Stirnfläche des Außenring-Abstandshalters 112 ausgebildet sind, ist rechtwinklig.
Da in der obenbeschriebenen Wellenlagerungsanordnung 120 die Ölzufuhrdüsenlöcher 111 einfach bearbeitet werden können, können die Herstellungskosten der Wellenlagerungsanordnung 120 gesenkt werden. Außerdem kann die Form jedes Ölzufuhrunterstützungslochs 111 dreieckig oder im wesentlichen kreisförmig sein. Außerdem kann das Einsetzen des O-Rings 103 in den Verbindungsabschnitt zwischen der Öffnung 102c des Bodenabschnitts des Düsenrahmens 102 für die Zufuhr des Schmieröls und das Ölzufuhrdüsenloch 111 des Lagers 30 die Dichtungseigenschaft des Verbindungsabschnitts erhöhen, so daß der Wirkungsgrad der Zufuhr von Schmieröl an das Lager 30 erhöht werden kann.
In dieser Ausführungsform sind übrigens in Umfangsrichtung jedes Lagers 30 in regelmäßigen Abständen drei Ölzufuhrdüsenlöcher 111 angeordnet. Die Anzahl der in jedem Lager 30 auszubildenden Ölzufuhrdüsenlöcher 111 ist jedoch nicht auf drei eingeschränkt, vielmehr können in jedem Lager ein oder mehrere Ölzufuhrdüsenlöcher 111 ausgebildet sein.
Die übrigen Abschnitte der Anordnung und die Funktionsweise der fünften Ausführungsform stimmen mit jenen der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform im wesentlichen überein.
Wie oben beschrieben worden ist, befinden sich in den erläuterten Ausführungsformen die lastfernen Endabschnitte (in 2 die linken Endabschnitte) der Außenringe 32 der Lager 30 jeweils näher bei den Kugeln 37 (in 2 näher bei der rechten Seite bezüglich der axialen Richtung der Hauptwelle 11), als die lastnahen Endabschnitte (in 2 die linken Endabschnitte) der Innenringe 31.
Obwohl daher jede Ausführungsform eine einfache Anordnung aufweist und eine Senkung der Herstellungskosten ermöglicht, kann dennoch die gewünschte Eigenschaft der Zuführung und der Abführung von Schmieröl an die Lager 30 bzw. von diesen sichergestellt werden, so daß die Schmierung der Hauptwelle 11 gewährleistet ist. Dadurch kann nicht nur der Temperaturanstieg des Lagers, sondern auch das für die Drehung der Hauptwelle erforderliche Drehmoment verringert werden.
Da die Außenringe 32 der Lager 30 in Breitenrichtung jeweils kurz sind, können die Außenringe 32 nur schwer verformt werden, wenn der Abdeckungskörper 16 am Gehäuse 12 festgezogen wird. Dadurch kann eine Verformung der Laufbahnnuten 36 der Außenringe 32 sicher verhindert werden, so daß eine Verringerung der Laufgenauigkeit der Hauptwelle 11, die andernfalls durch die verformten Laufbahnnuten 36 der Außenringe 32 hervorgerufen werden könnte, verhindert werden.
Die verbesserte Laufgenauigkeit der Hauptwelle 11 kann die Rotationsgenauigkeit der Hauptwelle 11 stark verbessern, so daß die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine verbessert werden kann.
Im Vergleich zu einem Lager, das ein herkömmliches Außenring-Ölzufuhrsystem verwendet, in dem Ölzufuhrlöcher direkt im Außenring des Lagers angeordnet sind, kann mit den obenbeschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen eine äquivalente Ölzufuhrwirkung erhalten werden. Das heißt, daß ohne den nachteiligen Einfluß eines Luftvorhangs ein hoher Ölzufuhrwirkungsgrad erhalten werden kann. Da außerdem die Ölzufuhrdüsenlöcher einfach bearbeitet werden können, können die Herstellungskosten der Wellenlagerungsanordnung gesenkt werden.
Wie oben beschrieben worden ist, befinden sich die lastfernen Endabschnitte der Außenringe näher bei den Rollkörpern (bezüglich der axialen Richtung der zu lagernden Welle), als die lastnahen Endabschnitte der Innenringe.
Obwohl daher die Wellenlagerungsanordnung einen einfachen Aufbau aufweist und ihre Herstellungskosten geringer sind, kann eine verbesserte Schmierungsleistung bei der Schmierung der zu lagernden Welle sichergestellt werden. Dies ermöglicht eine Verringerung des Temperaturanstiegs des Lagers sowie des für die Drehung der zu lagernden Welle erforderlichen Drehmoments. Da außerdem die Außenringe nur schwer verformt werden können, kann die Laufgenauigkeit der zu lagernden Welle erhöht werden.
Die lastfernen Endabschnitte der Außenringe befinden sich näher bei den Rollkörpern (bezüglich der axialen Richtung der zu lagernden Welle), als die lastnahen Endabschnitte der Innenringe, gleichzeitig befinden sich die lastfernen Endabschnitte der Innenringe näher bei den Rollkörpern (bezüglich der axialen Richtung der zu lagernden Welle), als die lastnahen Endabschnitte der Außenringe. Dadurch kann, obwohl diese Wellenlagerungsanordnung einen einfachen Aufbau aufweist und ihre Herstellungskosten gesenkt werden können, eine verbesserte Schmierungsleistung bei der Schmierung der zu lagernden Welle gewährleistet werden.
Dadurch können sowohl ein Temperaturanstieg des Lagers als auch das für die Drehung der zu lagernden Welle erforderliche Drehmoment gesenkt werden. Da ferner die Außenringe nur schwer verformt werden können, kann die Laufgenauigkeit der zu lagernden Welle verbessert werden.
Da die obenbeschriebenen Schrägkugellager in zwei oder mehr Reihen nebeneinander in axialer Richtung der zu lagernden Welle zwischen der äußeren Umfangsfläche der zu lagernden Welle und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses angeordnet sind, sind die Innenring-Abstandshalter jeweils zwischen den Innenringen der Kugellager in den entsprechenden Reihen eingesetzt und sind die Außenring-Abstandshalter jeweils zwischen den Außenringen der Kugellager in den entsprechenden Reihen sowie zwischen den Außenring des letzten Lagers und den Endabschnitt des Gehäuses eingesetzt. Dadurch kann, obwohl diese Wellenlagerungsanordnung einen einfachen Aufbau aufweist und ihre Herstellungskosten gesenkt werden können, eine gute Schmierungseigenschaft der zu lagernden Welle sichergestellt werden. Dadurch können sowohl der Temperaturanstieg des Lagers als auch das für die Drehung der zu lagernden Welle erforderliche Drehmoment gesenkt werden.
Die obenbeschriebenen Schrägkugellager sind in zwei oder mehr Reihen nebeneinander in axialer Richtung der zu lagernden Welle zwischen der äußeren Umfangsfläche der zu lagernden Welle und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses angeordnet, wobei die Innenring-Abstandshalter zwischen den Innenringen der Kugellager in den jeweiligen Reihen eingesetzt sind, die Außenring-Abstandshalter jeweils zwischen den Außenringen der Kugellager in den jeweiligen Reihen sowie zwischen den Außenring des letzten Lagers und den Endabschnitt des Gehäuses eingesetzt sind und die Ölentleerungslöcher zum Abführen des Schmieröls jeweils an gegebenen Positionen der jeweiligen Außenring-Abstandshalter in der Nähe der Rollkörper angeordnet sind. Dadurch kann diese Wellenlagerungsanordnung ähnlich wie die obenbeschriebene Anordnung, obwohl sie einen einfachen Aufbau aufweist und deren Herstellungskosten gesenkt werden können, eine gute Schmierungseigenschaft der zu lagernden Welle gewährleisten. Dies ermöglicht eine Verringerung des Temperaturanstiegs des Lagers sowie des für die Drehung der zu lagernden Welle erforderlichen Drehmoments.
Die Schrägkugellager sind in zwei oder mehr Reihen nebeneinander in axialer Richtung der zu lagernden Welle zwischen der äußeren Umfangsfläche der zu lagernden Welle und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses angeordnet, wobei die Innenring-Abstandshalter jeweils zwischen den Innenringen der Kugellager in den jeweiligen Reihen eingesetzt sind, die Außenring-Abstandshalter jeweils zwischen den Außenringen der Kugellager in den jeweiligen Reihen sowie zwischen den Außenring des letzten Lagers und den Endabschnitt des Gehäuses eingesetzt sind und die Ölzufuhrlöcher für die Zufuhr von Schmieröl jeweils an gegebenen Positionen der entsprechenden Außenring-Abstandshalter in der Nähe der lastfernen Endabschnitte der Außenringe angeordnet sind. Dadurch kann diese Wellenlagerungsanordnung ähnlich wie die obenbeschriebenen Anordnungen, obwohl sie einen einfachen Aufbau aufweist und ihre Herstellungskosten gesenkt werden können, eine gute Schmierungseigenschaft der zu lagernden Welle sicherstellen. Dadurch können ein Temperaturanstieg des Lagers und das für die Drehung der Welle erforderliche Drehmoment verringert werden.

Claims

Wellenlagerungsanordnung mit einer Mehrzahl von Schrägkugellagern, die eine Welle lagern und in axialer Richtung der Welle zueinander ausgerichtet sind, wobei jedes der Lager einen Innenring, einen Außenring, und eine Kugelreihe aufweist, die zwischen dem Innenring und dem Außenring eingesetzt ist, und ein lastferner Endabschnitt des Außenringes sich in axialer Richtung des Kugellagers näher bei der Kugelreihe befindet als ein lastnaher Endabschnitt des Innenrings, und zumindest ein Außenring-Abstandshalter zwischen benachbarten Außenringen der Lager eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Außenring-Abstandshalter (61, 112) in der Nähe des lastfernen Endabschnitts des Außenringes (32) zumindest eine Ölzufuhröffnung (62, 71, 111) zur Zuführung von Schmieröl an das Schrägkugellager (30), welches diesen Außenring (32) umfaßt, ausgebildet ist.
Wellenlagerungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest einen Innenring-Abstandshalter (13), der zwischen Innenringe (31) benachbarter Schrägkugellager (30) eingesetzt ist.
Wellenlagerungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12), das die Welle (11) drehbar aufnimmt, eine Abdeckung (16), die am Endabschnitt des Gehäuses (12) in axialer Richtung der Welle (11) befestigt ist, und einen zusätzlichen Außenring-Abstandshalter (61), der zwischen dem Außenring (32) des letzten Schrägkugellagers (30) in axialer Richtung der Welle (11) und der Abdeckung (16) eingesetzt ist.
Wellenlagerungsanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring-Abstandshalter (13) und der Außenring-Abstandshalter (61, 112) aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt sind.
Wellenlagerungsanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Außenring-Abstandshalters (61) in der Nähe der Kugel (37) zumindest ein Ölabführungsloch für die Abführung von Schmieröl aus dem letzten Schrägkugellager (30) ausgebildet ist.