DE102004035587A1 - Bearing has three rings, between which ball bearings or rollers are mounted, rings having bevel gear toothing on their faces - Google Patents

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Abstract

The bearing has three rings (2 - 4), between which ball bearings (7, 8) or rollers (11) are mounted. The rings have bevel gear toothing (2.2, 3.2, 4.2) on their faces.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Mehrringlager, insbesondere Dreiringlager, mit konzentrisch ineinander angeordneten Lagerringen, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen.The The invention relates to a multi-ring bearing, in particular three-ring bearing, with concentrically arranged bearing rings between which on associated Roll raceways rolling elements.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Derartige Mehrringlager, die wenigstens aus drei konzentrisch ineinander angeordneten Lagerringen bestehen, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, sind schon seit längerem vorbekannt. Sie wurden als Sonderlager für besondere Anwendungsfälle speziell entwickelt und weichen von genormten oder Standard- Lagern maßlich ab oder beziehen zusätzliche Elemente und Funktionen der Einbaustelle in die Wälzlagerbaueinheit mit ein. So gibt es Sonderlager mit Flanschen, integrierten Naben, Sonderabdichtungen, integrierten Riemenscheiben und Ummantelungen unterschiedlichster Art. Derartige Mehrringlager sind beispielsweise aus nachstehenden Vorveröffentlichungen bekannt geworden: DE 34 36 242 A1 , DE 36 43 295 A1 , DE 37 40 805 A1 , DE 196 03 701 A1 , DE 196 08 672 A1 , DE 197 46 987 A1 und DE 94 10 511 U .Such multi-ring bearings, which consist of at least three concentrically arranged bearing rings between which rolling on corresponding raceways rolling elements, have been known for some time. They have been specially developed as special bearings for special applications and deviate from standardized or standard bearings or incorporate additional elements and functions of the installation site into the rolling bearing assembly. So there are special bearings with flanges, integrated hubs, special seals, integrated pulleys and sheaths of various kinds. Such multi-ring bearings have become known for example from the following Vorveröffentlichungen: DE 34 36 242 A1 . DE 36 43 295 A1 . DE 37 40 805 A1 . DE 196 03 701 A1 . DE 196 08 672 A1 . DE 197 46 987 A1 and DE 94 10 511 U ,

In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, dass speziell in Industrierobotern derartige Mehrringlager in Gelenken eingesetzt werden. Sie dienen zur eindeutigen räumlichen Positionierung von Roboterarmen, beispielsweise zur Positionierung von Sprühpistolen in Lackieranlagen oder zur Positionierung von Schweißelektroden in automatischen Schweißanlagen. Dabei werden verzahnte Kegelräder unterschiedlicher Größe konzentrisch ineinander drehbar über Wälzlager angeordnet, wobei jedes der verzahnten Kegelräder über einen getrennten Stellantrieb bewegbar ist. Durch das Zusammenwirken der Kegelräder mit den Stellantrieben und den notwendigen Anschlussteilen wird eine genaue räumliche Positionierung eines damit verbundenen Werkzeuges erreicht.In In this context it is also known that especially in industrial robots Such multi-ring bearings are used in joints. They serve to the clear spatial Positioning of robot arms, for example for positioning of spray guns in paint shops or for the positioning of welding electrodes in automatic welding systems. This will be toothed bevel gears different size concentric rotatable about each other roller bearing arranged, each of the toothed bevel gears via a separate actuator is movable. Due to the interaction of the bevel gears with the actuators and the necessary connection parts is a exact spatial Positioning of an associated tool achieved.

Die Verbindung von mehreren verzahnten Kegelrädern mit handelsüblichen Wälzlagern zu einer Baueinheit ist jedoch mit mehreren Nachteilen behaftet. Erstens sind zur Verbindung von Kegelrädern und Wälzlagern Verbindungselemente, beispielsweise Befestigungsschrauben, erforderlich, die den Montageaufwand erhöhen. Zweitens werden aus Platzgründen oftmals Dünnringlager eingesetzt, die im Verhältnis zum Lagerdurchmesser einen sehr kleinen Querschnitt aufweisen. Diese Dünnringlager erfordern jedoch einen aufwendige mechanische Bearbeitung der entsprechenden Lagersitze an den Kegelrädern, damit sie exakt arbeiten. Drittens sind schließlich zur genauen Einstellung der Kegelradverzahnungen zueinander unterschiedlich ausgelegte Passscheiben erforderlich, die die gesamte Baueinheit nochmals komplizieren und damit verteuern.The Connection of several toothed bevel gears with commercial ones roller bearings to a unit but has several disadvantages. Firstly, connecting elements of bevel gears and rolling bearings are For example, fixing screws, required, the installation cost increase. Second, for reasons of space often thin ring bearings used that in proportion have a very small cross-section to the bearing diameter. These Thin section bearings However, require a complex mechanical processing of the corresponding Bearing seats on the bevel gears, so they work exactly. Third, finally, to the exact setting the bevel gears to each other differently designed shims required, which complicate the entire unit again and make it more expensive.

Zwar sind dem Fachmann in diesem Zusammenhang auch schon mit einer Verzahnung versehene Lagerringe vorbekannt. Diese werden in sog. Wälzlager-Drehverbindungen, d.h., in Großlagern eingesetzt. Solche Wälzlager-Drehverbindungen werden als Schwenklager für die Abstützung von Baggern, Kränen, im Fahrzeugbau für Gelenkbusse bzw. Straßenbahnen und in Windkraftanlagen eingesetzt, d. h., in Einsatzgebieten, bei denen bei begrenztem Einbauraum hohe Belastungen auftreten und die eine hohe Betriebssicherheit verlangen. Diese Drehverbindungen können Axialkräfte, Radialkräfte und Kippmomente aufnehmen.Though are the expert in this context even with a toothing provided bearing rings previously known. These are in so-called. Rolling bearing slewing, that is, used in large-scale warehouses. Such rolling bearing slewing rings are as a pivot bearing for the support of excavators, cranes, in vehicle construction for Articulated buses or trams and used in wind turbines, d. h., in applications, at which occur in a limited installation space high loads and the require a high level of operational safety. These rotary joints can be axial, radial and Take up tilting moments.

Eine solche Drehverbindung geht aus der DE 26 48 144 C2 hervor. Sie besteht aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Lagerringen, die über radial und axial angeordnete Zylinderrollen in beiden Richtungen aneinander abgestützt sind. Der innere Lagerring ist an seiner inneren Mantelfläche mit einer Verzahnung versehen. Dieses verzahnte Großlager besteht jedoch lediglich aus zwei Lagerringen und trägt die Verzahnung in der Aufnahmebohrung.Such a rotary joint comes from the DE 26 48 144 C2 out. It consists of two concentric nested bearing rings, which are supported by radially and axially arranged cylindrical rollers in both directions together. The inner bearing ring is provided on its inner circumferential surface with a toothing. However, this splined large bearing consists only of two bearing rings and carries the teeth in the receiving bore.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Ausgehend von den Mängeln des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Mehrringlager bereitzustellen, welches sich im Zusammenspiel mit Kegelrädern einfach herstellen und montieren lässt.outgoing from the defects of the known prior art, the invention is therefore the task to provide a multi-ring bearing, which interacts with bevel gears easy to manufacture and assemble.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass wenigstens einer der Lagerringe an einer Stirnseite mit einer Kegelradverzahnung versehen ist.According to the invention this Task according to the characterizing part of claim 1 in conjunction solved with the preamble in that at least one of Bearing rings on one end face provided with bevel gear teeth is.

Das Verbinden von Lagerring mit Kegelradverzahnung, d. h., die Bildung einer einstückigen Baueinheit hat nachstehende Vorteile:

  • – wenige Bauteile bedeuten weniger Fugen und weniger Schraubverbindungen.
  • – Das aufwendige mechanische Bearbeiten von Lagersitzen ist entbehrlich.
  • – Das exakte Einstellen der Kegelradverzahnung durch Passscheiben unterschiedlicher Ausdehnung kann entfallen.
  • – Durch die Baueinheit von Lagerring und Kegelverzahnung wird die Formstabilität des Bauteils und damit auch der Anschlußkonstruktion vergrößert.
The connection of bearing ring with bevel gear teeth, ie, the formation of a one-piece assembly has the following advantages:
  • - few components mean fewer joints and fewer screw connections.
  • - The complex mechanical machining of bearing seats is unnecessary.
  • - The exact adjustment of the bevel gear by shims of different dimensions can be omitted.
  • - Through the assembly of bearing ring and conical toothing, the dimensional stability of the component and thus also the connecting structure is increased.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims 2 to 7 described.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass wenigstens einer der Lagerringe mit einer axialen Verlängerung versehen ist, an der die Kegelradverzahnung angeordnet ist. Durch diese Verlängerung lässt sich die Verzahnung in einfacher Weise am entsprechenden Lagerring anbringen.So is provided according to claim 2, that at least one of the bearing rings with an axial extension is provided, on which the bevel gear is arranged. By this extension can be attach the teeth in a simple manner to the corresponding bearing ring.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 soll der Innen- und/oder der Außenring mit einem radialen Flansch versehen sein, in dem Durchbrüche zur Verbindung mit einer Anschlusskonstruktion angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, den entsprechenden Lagerring einschließlich Kegelradverzahnung in einfacher Weiser mit einer Anschlusskonstruktion zu verbinden.To a further feature of the invention according to claim 3, the inner and / or the outer ring be provided with a radial flange in the openings for Connection are arranged with a connecting structure. On this way it is possible the corresponding bearing ring including bevel gear teeth in easy way to connect with a connecting structure.

Nach einem weiteren Merkmal gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, dass das Mehrringlager als ein Vierpunktlager oder als ein Kreuzrollenlager ausgebildet ist.To a further feature according to claim 4 it is envisaged that the multi-ring bearing as a four-point bearing or is designed as a cross roller bearing.

Vierpunktlager haben am Innenring und am Außenring je zwei kreisbogenförmige Laufbahnen, deren Krümmungsmittelpunkte so gegeneinander versetzt sind, dass die Kugeln die Laufringe bei radialer Belastung in vier Punkten berühren. Diese Lager sind insbesondere für wechselnde, rein axiale Belastung oder überwiegende Axiallast geeignet. Dabei berühren die Kugel den Innen- und Außenring nur an je einen Punkt, wie in einem axial belasteten einreihigen Schrägkugellager. Die Druckwinkel des Vierpunktlagers sind gewöhnlich groß, so dass es hohe axiale Kräfte in beiden Richtungen aufnehmen kann. Kreuzrollenlager bestehen aus einem Innenring, einem Außenring und dazwischen auf zugehörigen Laufbahnen abwälzenden Zylinderrollen, von denen jeweils auf einander folgende unter 90° zueinander gekreuzte Achsen aufweisen. Solche Lager nehmen beidseitig axiale Kräfte so wie radiale Kräfte und Kippmomente auf.Four point contact bearings have on the inner ring and on the outer ring two circular arc-shaped each Raceways whose centers of curvature are offset from each other so that the balls at the races Touch radial load in four points. These bearings are particular for changing, purely axial load or predominant Axial load suitable. Touch it the ball the indoor and outer ring only one point at a time, as in an axially loaded one-row Angular contact ball bearings. The pressure angles of the four-point bearing are usually large, so that there are high axial forces in both Can accommodate directions. Cross roller bearings consist of an inner ring, an outer ring and in between on related careers rolling off Cylindrical rollers, of which each subsequent to each other at 90 ° crossed Have axes. Such bearings take on both sides axial forces as well radial forces and overturning moments.

Aus Anspruch 5 geht hervor, dass wenigstens einer der Lagerringe mit einer Referenzfläche zur Bearbeitung der Wälzkörperlaufbahn und der Kegelradverzahnung versehen ist, wobei nach Anspruch 6 vorgesehen ist, dass diese Referenzfläche eine innere Mantelfläche und eine Stirnfläche eines Lagerringes ist. Diese Referenzflächen werden als Ausgangspunkt für die getrennte Fertigung der Wälzkörperlaufbahnen und der Kegelverzahnung genutzt, so dass das Teil in gleicher Aufspannung kostengünstig und präzise bearbeitet werden kann.Out Claim 5 shows that at least one of the bearing rings with a reference surface for Machining the rolling element raceway and the bevel gear, is provided according to claim 6 is that this reference surface is a inner jacket surface and an end face a bearing ring is. These reference areas are used as a starting point for the separate production of Wälzkörperlaufbahnen and the bevel gear used so that the part in the same clamping economical and precise can be edited.

Schließlich ist nach einem letzten Merkmal gemäß Anspruch 7 vorgesehen, dass das Mehrringlager paarweise in einem Gelenk für einen Industrieroboter, beispielsweise in einem Armgelenk für Spritzpistolen eines Lackierautomaten, eingesetzt ist.Finally is according to a last feature according to claim 7 provided that the multi-ring bearing in pairs in a joint for a Industrial robots, for example in a wrist joint for spray guns a Lackierautomaten, is used.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.The Invention will be explained in more detail in the following embodiments.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Die 1 und 2 zeigen je einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß gestaltetes Dreiringlager.The 1 and 2 each show a cross section through an inventively designed three-ring bearing.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenFull Description of the drawings

Das in 1 gezeigte und mit der Bezugszahl 1 versehenen Dreiringlager besteht aus dem Lagerinnenring 2, dem Lageraußenring 3 und dem Zwischenring 4. Die Lagerringe 2, 3, 4 sind konzentrisch ineinander angeordnet, wobei zwischen dem Lagerinnenring 2 und dem Zwischenring 4 sowie zwischen dem Lageraußenring 3 und dem Zwischenring 4 in Käfigen 6, 5 geführte Lagerkugeln 8, 7 auf nicht näher bezeichneten Laufbahnen um ihre gemeinsame Achse 9 abrollen. Wie 1 weiter zeigt, sind alle Lagerringe 2, 3, 4 stirnseitig mit je einer axialen Verlängerung 2.1, 3.1, 4.1 versehen, die nach rechts oder links gerichtet ist und je eine Kegelradverzahnung 2.2, 3.2, 4.2 trägt. Sowohl der Lagerinnenring 2 als auch der Lageraußenring 3 sind mit einem radial nach innen bzw. radial nach außen gerichteten Flansch 2.3, 3.3 versehen, in dem Durchbrüche 2.4, 3.4 vorhanden sind. Der Zwischenring 4 weist diese Durchbrüche 4.3 ebenfalls auf. Diese Durchbrüche 2.4, 3.4 und 4.3 dienen in nicht gezeigter Weise zur Befestigung des Dreiringlagers 1 an einer zugehörigen Anschlusskonstruktion. Dem Lageraußenring 3 dient seine linksseitig angeordnete Stirnfläche 3.5 und seine innere Mantelfläche 3.6 als Referenzfläche, d. h., diese ist feinstbearbeitet und fungiert als Ausgangsfläche für die Bearbeitung der nicht bezeichneten Laufbahn für die Lagerkugeln 7 und die Kegelradverzahnung 3.2. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die einzelnen Bestandteile 3.1, 3.2, 3.3 des Lageraußenringes 3 zueinander exakt ausgerichtet sind. Beim Lagerinnenring 2 wird die Referenzfläche durch seine rechtsseitige Stirnfläche 2.5 und seine innere Mantelfläche 2.6 gebildet. Auch der Zwischenring 4 ist in der geschilderten Weise mit Referenzflächen versehen.This in 1 shown and with the reference number 1 provided three-ring bearing consists of the bearing inner ring 2 , the bearing outer ring 3 and the intermediate ring 4 , The bearing rings 2 . 3 . 4 are concentric with each other, being between the bearing inner ring 2 and the intermediate ring 4 and between the bearing outer ring 3 and the intermediate ring 4 in cages 6 . 5 guided bearing balls 8th . 7 on unspecified tracks around their common axis 9 roll. As 1 further shows, all bearing rings 2 . 3 . 4 frontally with one axial extension each 2.1 . 3.1 . 4.1 provided, which is directed to the right or left and each bevel gear teeth 2.2 . 3.2 . 4.2 wearing. Both the bearing inner ring 2 as well as the bearing outer ring 3 are with a radially inwardly or radially outwardly directed flange 2.3 . 3.3 provided in which breakthroughs 2.4 . 3.4 available. The intermediate ring 4 has these breakthroughs 4.3 also on. These breakthroughs 2.4 . 3.4 and 4.3 serve in a manner not shown for attachment of the three-ring bearing 1 at an associated connection construction. The bearing outer ring 3 serves its left side arranged face 3.5 and its inner surface 3.6 as a reference surface, ie, this is microfinished and acts as the starting surface for the processing of the unspecified raceway for the bearing balls 7 and the bevel gear teeth 3.2 , In this way it is ensured that the individual components 3.1 . 3.2 . 3.3 of the bearing outer ring 3 are aligned with each other exactly. At the bearing inner ring 2 becomes the reference surface by its right side face 2.5 and its inner surface 2.6 educated. Also the intermediate ring 4 is provided in the manner described with reference surfaces.

Das in 2 gezeichnete Dreiringlager 10 unterscheidet sich von dem Dreiringlager 1 gemäß 1 lediglich dadurch, dass die zwischen den Lagerringen 2, 4 und 3 angeordneten Wälzkörper als Zylinderrollen 11 ausgebildet sind, von denen jeweils aufeinander folgende unter 90° zueinander gekreuzte Achsen aufweisen. Da die Funktion und die Wirkungsweise die gleiche ist, sind für die übrigen Lagerbestandteile auch die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.This in 2 drawn three-ring bearings 10 is different from the three-ring camp 1 according to 1 only by the fact that between the bearing rings 2 . 4 and 3 arranged rolling elements as cylindrical rollers 11 are formed, each of which has successive at 90 ° to each other crossed axes. Because the function and the We is the same, the same reference numerals have been used for the other bearing components.

11
DreiringlagerThree-ring bearing
22
LagerinnenringBearing inner ring
2.12.1
axiale Verlängerungaxial renewal
2.22.2
Kegelradverzahnungbevel gear
2.32.3
radialer Flanschradial flange
2.42.4
Durchbruchbreakthrough
2.52.5
Stirnflächeface
2.62.6
innere Mantelflächeinner lateral surface
33
LageraußenringBearing outer ring
3.13.1
axiale Verlängerungaxial renewal
3.23.2
Kegelradverzahnungbevel gear
3.33.3
radialer Flanschradial flange
3.43.4
Durchbruchbreakthrough
3.53.5
Stirnflächeface
3.63.6
innere Mantelflächeinner lateral surface
44
Zwischenringintermediate ring
4.14.1
axiale Verlängerungaxial renewal
4.24.2
Kegelradverzahnungbevel gear
4.34.3
Durchbruchbreakthrough
55
KäfigCage
66
KäfigCage
77
Lagerkugelbearing ball
88th
Lagerkugelbearing ball
99
Achseaxis
1010
DreiringlagerThree-ring bearing
1111
Zylinderrollecylindrical roller

Claims (7)

Mehrringlager, insbesondere Dreiringlager (1, 10), mit konzentrisch ineinander angeordneten Lagerringen (2, 4, 3), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper (8, 7, 11) abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Lagerringe (2, 4, 3) an einer Stirnseite mit einer Kegelradverzahnung (2.2, 4.2, 3.2) versehen ist.Multi-ring bearings, in particular three-ring bearings ( 1 . 10 ), with concentrically arranged bearing rings ( 2 . 4 . 3 ), between which on associated raceways rolling elements ( 8th . 7 . 11 ), characterized in that at least one of the bearing rings ( 2 . 4 . 3 ) on one end face with bevel gear teeth ( 2.2 . 4.2 . 3.2 ) is provided. Mehrringlager (1, 10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Lagerringe (2, 4, 3) mit einer axialen Verlängerung (2.1, 4.1, 3.1) versehen ist, an der die Kegelradverzahnung (2.2, 4.2, 3.2) angeordnet ist.Multi-ring bearings ( 1 . 10 ) according to claim 1, characterized in that at least one of the bearing rings ( 2 . 4 . 3 ) with an axial extension ( 2.1 . 4.1 . 3.1 ), at which the bevel gear teeth ( 2.2 . 4.2 . 3.2 ) is arranged. Mehrringlager (1, 10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnen- (2) und/oder der Lageraußenring (3) mit einem radialen Flansch (2.3, 3.3) versehen sind, in dem Durchbrüche (2.4, 3.4) zur Verbindung mit einer Anschlußkonstruktion angeordnet sind.Multi-ring bearings ( 1 . 10 ) according to claim 1, characterized in that the bearing interior ( 2 ) and / or the bearing outer ring ( 3 ) with a radial flange ( 2.3 . 3.3 ), in which breakthroughs ( 2.4 . 3.4 ) are arranged for connection to a connecting structure. Mehrringlager (1, 10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein Vierpunktlager (1) oder als ein Kreuzrollenlager (10) ausgebildet ist.Multi-ring bearings ( 1 . 10 ) according to claim 1, characterized in that it serves as a four-point bearing ( 1 ) or as a cross roller bearing ( 10 ) is trained. Mehrringlager (1, 10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Lagerringe (2, 3, 4) mit einer Referenzfläche zur Bearbeitung der Wälzkörperlaufbahn und der Kegelradverzahnung (2.2, 3.2, 4.2) versehen ist.Multi-ring bearings ( 1 . 10 ) according to claim 1, characterized in that at least one of the bearing rings ( 2 . 3 . 4 ) with a reference surface for machining the rolling body raceway and the bevel gear toothing ( 2.2 . 3.2 . 4.2 ) is provided. Mehrringlager (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzfläche eine innere Mantelfläche (2.6, 3.6) und eine Stirnfläche (2.5, 3.5) eines Lagerringes (2, 3) ist.Multi-ring bearings ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the reference surface has an inner circumferential surface ( 2.6 . 3.6 ) and an end face ( 2.5 . 3.5 ) of a bearing ring ( 2 . 3 ). Mehrringlager (1, 10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es paarweise in einem Gelenk für einen Industrieroboter, beispielsweise in einem Armgelenk für Spritzpistolen eines Lackierautomaten, eingesetzt ist.Multi-ring bearings ( 1 . 10 ) according to claim 1, characterized in that it is used in pairs in a joint for an industrial robot, for example in an arm joint for spray guns of a varnishing machine.
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Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SCHAEFFLER KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

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