DE102004062320B4 - bearing arrangement - Google Patents

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Abstract

Lageranordnung umfassend
eine Welle (1, 301), die mittels eines ersten Radiallagers (4, 304) und eines zweiten Radiallagers (5) um eine Längsachse (L) rotierend gelagert ist,
wobei beide Radiallager (4, 304, 5) als Festlager zum Aufnehmen von Radialkräften und Axialkräften gestaltet sind,
eine Kupplung (6, 306) mit einem radial inneren Kupplungselement (7, 307) und einem radial äußeren Kupplungselement (8, 308), wobei die Kupplung (6, 306) zwischen der Welle (1, 301) und dem ersten Radiallager (4) angeordnet ist und wobei das innere Kupplungselement (7, 307) mit der Welle (1, 301) drehfest verbunden oder durch diese gebildet ist und relativ zum äußeren Kupplungselement (8, 308) axial begrenzt bewegbar ist,
mindestens einen Aufnahmeraum (19), der durch die beiden Kupplungselemente (7, 307, 8, 308) gebildet ist und dessen Form sich bei einer Axialbewegung der beiden Kupplungselemente (7, 307, 8, 308) zueinander verändert, sowie
ein viskoelastisches Material, mit dem der Aufnahmeraum...Bearing arrangement comprising
a shaft (1, 301) which is rotatably mounted about a longitudinal axis (L) by means of a first radial bearing (4, 304) and a second radial bearing (5),
wherein both radial bearings (4, 304, 5) are designed as a fixed bearing for receiving radial forces and axial forces,
a coupling (6, 306) having a radially inner coupling element (7, 307) and a radially outer coupling element (8, 308), wherein the coupling (6, 306) between the shaft (1, 301) and the first radial bearing (4 is arranged and wherein the inner coupling element (7, 307) with the shaft (1, 301) rotatably connected to or formed by these and relative to the outer coupling element (8, 308) is axially limited movable,
at least one receiving space (19), which is formed by the two coupling elements (7, 307, 8, 308) and the shape of which changes in an axial movement of the two coupling elements (7, 307, 8, 308) to each other, and
a viscoelastic material with which the receiving space ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, insbesondere für eine Gewindespindel eines Kugelgewindetriebs einer Werkzeugmaschine.The The invention relates to a bearing arrangement, in particular for a threaded spindle a ball screw of a machine tool.

Gewindespindeln in Werkzeugmaschinen dienen als Vorschubspindeln, um Schlitten axial verschiebbar anzutreiben. Bei heutigen hoch dynamischen Antrieben kommt es dabei bei längerem Betrieb zur Erwärmung der Gewindespindel und somit zu thermischen Ausdehnungen derselben. Da die Gewindespindel an beiden Enden gelagert ist, wird daher häufig eines der Lager als Festlager zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften gestaltet, wobei das andere der Lager als Loslager gestaltet ist, das lediglich Radialkräfte aufnimmt und axiale Dehnungen zulässt. Diese Art der Lagerungsanordnung mindert jedoch die Gesamtsteifigkeit des Systems und gleichzeitig die maximal erreichbaren Umdrehungszahlen der Gewindespindel.threaded spindles in machine tools serve as feed spindles to axially slide displaceable drive. In today's highly dynamic drives it comes with longer Operation for heating the threaded spindle and thus thermal expansions thereof. Since the threaded spindle is mounted at both ends, therefore often becomes one the bearing is designed as a bearing for the absorption of radial and axial forces, the other of the bearings is designed as a floating bearing, the only radial forces absorbs and allows axial expansions. This type of storage arrangement however, reduces the overall rigidity of the system and at the same time the maximum achievable number of revolutions of the threaded spindle.

Eine weitere bekannte Möglichkeit des Ausgleichs von thermischen Dehnungen besteht darin, die Gewindespindel vorzuspannen, so dass diese im kalten Zustand unter Zugspannung steht. Dehnt sich die Gewindespindel nun aufgrund von steigenden Temperaturen aus, vermindert sich zunächst die Zugspannung, bis Druckspannungen erreicht werden. Hierbei liegen jedoch fast stets Spannungen in der Gewindespindel vor. Zudem können die Vorspannungen nicht immer ausreichen, um die Dehnungen auszugleichen, so dass es durchaus zu überhöhten Druckspannungen kommen kann, die eine geringere Genauigkeit und Lebensdauer zur Folge haben.A another known possibility the compensation of thermal strains is the threaded spindle pretension, so that these under tension in the cold state stands. The threaded spindle now expands due to rising temperatures out, initially decreases the tension until compressive stresses are reached. Here are However, almost always stresses in the threaded spindle before. In addition, the Bias not always sufficient to compensate for the strains so that it is quite too excessive compressive stresses which can come down to a lower accuracy and lifetime Episode.

Ferner gibt es Systeme mit einer gekühlten Gewindespindel, bei der die Gewindespindel zentral angeordnete Kühlkanäle aufweist, die mit Kühlflüssigkeit durchströmt sind. Der bauliche Aufwand ist jedoch sehr hoch und führt zu hohen Kosten.Further are there systems with a cooled threaded spindle, in which the threaded spindle has centrally arranged cooling channels, which with coolant are flowed through. However, the construction effort is very high and leads to high costs.

Ferner sind Lösungen bekannt, bei denen die Gewindespindel am Loslager axial gegen eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit abgestützt ist, wobei Hydraulikflüssigkeit von einem Zylinderraum in einen anderen Zylinderraum durch ein Loch oder eine Hydraulikleitung mit geringem Durchmesser fließen kann. Das Loch oder die Hydraulikleitung dient als Drossel, so dass bei langsamen Ausdehnungen ein Ausgleich von Hydraulikflüssigkeit zwischen den beiden Zylinderräumen statt finden kann. Bei Kräften oder Schwingungen, die jedoch mit hohen Geschwindigkeit angreifen, ist aufgrund der Drosselwirkung kein entsprechend schneller Ausgleich von Hydraulikflüssigkeit möglich, so dass eine steife Abstützung gewährleistet ist.Further are solutions known in which the threaded spindle on the floating bearing axially against a hydraulic piston-cylinder unit is supported, taking hydraulic fluid from one cylinder room to another cylinder room through a hole or a small diameter hydraulic line can flow. The hole or the hydraulic line serves as a throttle, so that at slow expansions a compensation of hydraulic fluid between the two cylinder chambers can take place. In case of forces or Vibrations that attack at high speed, however, is due to the throttle effect no correspondingly faster compensation of hydraulic fluid possible, so that a stiff support is guaranteed is.

Die DE 39 27 855 A1 beschreibt eine Lageranordnung für eine Welle mit zwei Festlagern, die sowohl Radialkräfte als auch Axialkräfte aufnehmen, bei dem die Lagerreihen eines der beiden Lager der Gewindespindel in einem hülsenförmigen Lagerhalteteil aufgenommen sind. Um das Lagerhalteteil ist eine Klemmbuchse angeordnet, das zum Festklemmen auf dem Lagerhalteteil hydraulisch beaufschlagt werden kann. Die Klemmbuchse ist zudem fest mit dem Werkzeugmaschinengestell verbunden. Somit ist bei hydraulischer Beaufschlagung das Lagerhalteteil fest mit dem Werkzeugmaschinengestell verbunden, so dass das Lager als Festlager dient. Zeitweise wird die Klemmbuchse freigegeben, so dass sich das Lagerhalteteil relativ zur Klemmbuchse axial verschieben kann, um einen Ausgleich von Längendehnungen zu erreichen. Der bauliche Aufwand ist jedoch sehr hoch, wobei zudem eine Steuerung des hydraulischen Drucks vorgesehen werden muss, die ein zeitweises Drucklosschalten der Klemmbuchse ermöglicht.The DE 39 27 855 A1 describes a bearing assembly for a shaft with two fixed bearings, which accommodate both radial forces and axial forces, in which the bearing rows of one of the two bearings of the threaded spindle are accommodated in a sleeve-shaped bearing support member. To the bearing holding part a clamping bush is arranged, which can be acted upon hydraulically for clamping on the bearing support member. The clamping bush is also firmly connected to the machine tool frame. Thus, in hydraulic loading the bearing support member is firmly connected to the machine tool frame, so that the bearing serves as a fixed bearing. At times, the clamping bush is released, so that the bearing support member can move axially relative to the clamping bush to achieve a balance of elongations. However, the structural complexity is very high, in addition, a control of the hydraulic pressure must be provided, which allows a temporary depressurization of the clamping bush.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lageranordnung zu schaffen, die thermische Dehnungen der Welle ausgleicht und gleichzeitig eine hohe axiale Steifigkeit bei Bearbeitungsbelastungen im Betrieb der Welle ununterbrochen gewährleistet.task The present invention is to provide a bearing assembly, the thermal expansion of the shaft compensates and at the same time a high axial rigidity at machining loads during operation of the Ensured shaft uninterrupted.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lageranordnung umfassend eine Welle, die mittels eines ersten Radiallagers und eines zweiten Radiallagers um eine Längsachse rotierend gelagert ist, wobei beide Radiallager als Festlager zum Aufnehmen von Radialkräften und Axialkräften gestaltet sind, eine Kupplung mit einem radial inneren Kupplungselement und einem radial äußeren Kupplungselement, wobei die Kupplung zwischen der Welle und dem ersten Radiallager angeordnet ist und wobei das innere Kupplungselement mit der Welle drehfest verbunden oder durch diese gebildet ist und relativ zum äußeren Kupplungselement axial begrenzt bewegbar ist, mindestens einen Aufnahmeraum, der durch die beiden Kupplungselemente gebildet ist und dessen Form sich bei einer Axialbewegung der beiden Kupplungselemente zueinander verändert, sowie ein viskoelastisches Material, mit dem der Aufnahmeraum befüllt ist, gelöst.The The object is achieved by a Bearing arrangement comprising a shaft, which by means of a first radial bearing and a second radial bearing rotatably mounted about a longitudinal axis is, with both radial bearings as a bearing for receiving radial forces and axial forces are designed, a coupling with a radially inner coupling element and a radially outer coupling element, the coupling between the shaft and the first radial bearing is arranged and wherein the inner coupling element with the shaft rotatably connected or formed by these and relative to the outer coupling element axially movable, at least one receiving space, the is formed by the two coupling elements and its shape in an axial movement of the two coupling elements to each other changed and a viscoelastic material with which the receiving space is filled, solved.

Ferner wird die Aufgabe durch eine Lageranordnung umfassend eine Welle, die mittels eines ersten Radiallagers und eines zweiten Radiallagers um eine Längsachse rotierend gelagert ist, wobei beide Radiallager als Festlager zum Aufnehmen von Radialkräften und Axialkräften gestaltet sind, eine Kupplung mit einem radial inneren Kupplungselement und einem radial äußeren Kupplungselement, wobei das erste Radiallager zwischen der Welle und der Kupplung angeordnet ist und wobei das innere Kupplungselement mit dem ersten Radiallager drehfest verbunden oder durch dieses gebildet ist und relativ zum äußeren Kupplungselement axial begrenzt bewegbar ist, mindestens einen Aufnahmeraum, der durch die beiden Kupplungselemente gebildet ist und dessen Form sich bei einer Axialbewegung der beiden Kupplungselemente zueinander verändert, sowie ein viskoelastisches Material, mit dem der Aufnahmeraum befüllt ist, gelöst.Further, the object is by a bearing assembly comprising a shaft which is rotatably mounted about a longitudinal axis by means of a first radial bearing and a second radial bearing, wherein both radial bearings are designed as a bearing for receiving radial forces and axial forces, a clutch with a radially inner coupling element and a radially outer coupling element, wherein the first radial bearing between the shaft and the clutch is arranged and wherein the inner coupling member rotatably connected to the first radial bearing or is formed by this and relative to the outer coupling member axially limited movement, at least one receiving space, through the two coupling elements is formed and the shape of each other changes in an axial movement of the two coupling elements, as well as a viscoelastic material, with which the receiving space is filled solved.

Die beiden Lösungen unterscheiden sich lediglich dadurch, dass einerseits die Kupplung zwischen der Welle und dem ersten Radiallager angeordnet ist und andererseits das erste Radiallager zwischen der Welle und der Kupplung angeordnet ist. Gemein sam ist den Lösungen, dass die Form des Aufnahmeraums verändert wird, wenn sich die Kupplungselemente zueinander axial verschieben. Dadurch bewirken bei einer Schwingung in axialer Richtung die Axialkräfte, die von einem der beiden Kupplungselemente auf das viskoelastische Material eingeleitet werden, je nach physikalischen Parametern des viskoelastischen Materials und nach Schwingung, entweder eine kriechende, langsame Formänderung des viskoelastischen Materials oder eine starre Abstützung über das viskoelasische Material gegen das andere Kupplungselement.The both solutions differ only in that on the one hand the clutch is arranged between the shaft and the first radial bearing and on the other hand, the first radial bearing between the shaft and the coupling is arranged. Common sam is the solutions that the shape of the recording room changed is when the coupling elements move axially to each other. As a result, cause in a vibration in the axial direction of the axial forces, the from one of the two coupling elements to the viscoelastic material be initiated, depending on the physical parameters of the viscoelastic Material and after vibration, either a crawling, slow strain the viscoelastic material or a rigid support over the viscoelastic material against the other coupling element.

Viskoelastisches Material verhält sich je nach Krafteinwirkung viskos, plastisch, elastisch oder starr. Über längere Zeit betrachtet verhält sich das Material viskos und fließt. Bei langsamer Krafteinwirkung ist das Material plastisch und verformbar. Bei schnellerer Krafteinwirkung verhält sich viskoelastisches Material zunehmend elastisch und bei sehr hoher und schneller Krafteinwirkung starr bzw. steif. Das bedeutet, dass bei einer Krafteinwirkung in Form einer Schwingung mit geringer Frequenz ein plastisches bzw. viskoses Verhalten erzielt wird und bei einer Krafteinwirkung in Form einer Schwingung mit hoher Frequenz ein zunehmend elastisches Verhalten erreicht wird.viscoelastic Material behaves Depending on the force, viscous, plastic, elastic or rigid. During a longer time considered behaves The material is viscous and flowing. At slow force the material is plastic and malleable. At faster force behave viscoelastic material becomes increasingly elastic and very elastic high and fast force rigid or stiff. That means, that at a force in the form of a vibration with less Frequency a plastic or viscous behavior is achieved and at a force in the form of a high-frequency vibration an increasingly elastic behavior is achieved.

Bei den erfindungsgemäßen Lösungen bedeutet dies, dass bei einer niedrigen Frequenz keine Abstützung des inneren Kupplungselements gegen das äußere Kupplungselement gegeben ist. Dies führt bei entsprechend angepasstem Aufnahmeraum und Eigenschaften des viskoelastischen Materials dazu, dass thermische Dehnungen, die langsam vonstatten gehen, ausgeglichen werden, indem das innere Kupplungselement relativ zum Kupplungselement axial verschoben wird. Hingegen werden axiale Kräfte hoher Frequenz, z.B. Schwingungen aufgrund des Betriebs einer Vorschubspindel einer Werkzeugmaschine, abgestützt, so dass das innere Kupplungselement gegen dass äußere Kupplungselement abgestützt ist. Für thermische Dehnungen wirkt die erfindungsgemäße Lageranordnung somit wie eine Lageranordnung mit einem Festlager und einem Loslager. Für Kräfte hoher Frequenz wirkt die Lageranordnung wie eine Lageranordnung mit zwei Festlagern.at means the solutions of the invention this is that at a low frequency no support of the given inner coupling element against the outer coupling element is. this leads to with correspondingly adapted receiving space and properties of the viscoelastic material causing thermal strains, the go slowly, be balanced by the inner Coupling element is displaced axially relative to the coupling element. On the other hand, axial forces high frequency, e.g. Vibrations due to the operation of a feed screw a machine tool, supported, so that the inner coupling element is supported against the outer coupling element. For thermal Expansions the bearing assembly according to the invention thus acts as a bearing assembly with a fixed bearing and a floating bearing. For forces higher Frequency affects the bearing assembly as a bearing assembly with two Fixed bearings.

Um hohe Abstützkräfte realisieren zu können und die Abstützflächen möglichst groß zu gestalten, kann vorgesehen Sein dass das innere Kupplungselement einen ersten Gewindegang in Form eines Außengewindes aufweist, dass das äußere Kupplungselement einen zweiten Gewindegang in Form eines Innengewindes aufweist, über den das innere Kupplungselement in das äußere Kupplungselement einschraubbar ist und dass die Gewindegänge mit axialem und radialem Spiel zueinander ausgebildet sind und somit den Aufnahmeraum bilden.Around realize high support forces to be able to and the support surfaces as possible big too Shaping, can be provided that the inner coupling element a first thread in the form of an external thread that the outer coupling element a second thread in the form of an internal thread, over the the inner coupling element in the outer coupling element can be screwed is and that the threads are formed with each other with axial and radial play and thus form the recording room.

Durch das Gewinde wird erzielt, dass die Flächen, die axial beansprucht werden, möglichst groß sind. Zudem kann durch. konstruktive Anpassung der Anzahl der Gewindegänge die Abstützfläche den Gegebenheiten angepasst werden.By the thread is achieved that the surfaces that are axially loaded be, if possible are big. In addition, through. constructive adjustment of the number of threads the Support surface the Be adapted to circumstances.

Sei dieser Ausgestaltung ändert sich jedoch nicht nur die Form, sondern auch das Volumen des Aufnahmeraums, so dass ein Ausgleich für die Volumenänderung vorgesehen werden sollte. Dies kann dadurch geschehen, dass sich axial an die Gewindegänge ein Ausgleichsraum anschließt, der mit einem komprimierbaren Material gefüllt ist.Be this embodiment changes However, not only the shape, but also the volume of the recording room, so that compensates for the volume change should be provided. This can be done by yourself axially to the threads connects a compensation room, which is filled with a compressible material.

In einer anderen Ausführungsform des Aufnahmeraums ist dieser durch zwei Zylinderräume gebildet. Das innere Kupplungselement weist hierbei einen Kolbenabschnitt auf, der den Aufnahmeraum in die beiden Zylinderräume unterteilt, die zum Austausch von viskoelastischem Material miteinander verbunden sind. Wenn beide Zylinderräume von einer Kolbenstange durchdrungen sind, besteht der Vorteil darin, dass kein Ausgleichsraum erforderlich ist, da bei einer Verschiebung des Kolbenabschnitts die Volumenänderung in beiden Zylinderräumen gleich groß ist.In another embodiment of the receiving space this is formed by two cylinder chambers. The inner coupling element in this case has a piston portion on, which divides the receiving space in the two cylinder chambers, which are connected to each other for the exchange of viscoelastic material are. If both cylinder chambers penetrated by a piston rod, the advantage is that no compensation space is required, as in a shift the piston section the volume change same in both cylinder chambers is great.

Um ein Verdrehen der beiden Kupplungselemente zu verhindern, kann eine Drehsicherung vorgesehen sein, die die beiden Kupplungselemente drehfest zueinander hält.Around To prevent twisting of the two coupling elements, a Be provided rotation, which rotatably the two coupling elements holds each other.

Ferner können Rückstellmittel vorgesehen sein, die das innere Kupplungselement relativ zum äußeren Kupplungselement zur Einnahme einer Ausgangsposition beaufschlagen. Somit nehmen die Kupplungselemente im demontierten Zustand eine Ausgangsposition zueinander ein, die genügend axiale Verstellmöglichkeit zulässt.Further can Return means be provided, which is the inner coupling element relative to the outer coupling element to apply a starting position. Thus take the coupling elements in the disassembled state, a starting position to each other, enough axial adjustment allows.

Die Rückstellmittel können durch Tellerfedern dargestellt sein, so dass eine platzsparende und kompakte Bauform erzielt wird.The return means can by Tellerfe be shown, so that a space-saving and compact design is achieved.

Vorzugsweise kommt als viskoelastisches Material ein Bor-Siloxan-Elastomer zum Einsatz.Preferably comes as a viscoelastic material a boron-siloxane elastomer to Commitment.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutern. Hierin zeigtpreferred embodiments will be explained in more detail below with reference to the drawings. Herein shows

1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung, 1 a longitudinal section of a first embodiment of a bearing arrangement according to the invention,

2 einen Längsschnitt durch das erste Lager mit einer Kupplung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung, 2 a longitudinal section through the first bearing with a coupling of a second embodiment of a bearing assembly according to the invention,

3 eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform gemäß 2, 3 a modification of the second embodiment according to 2 .

4 eine alternative Möglichkeit der Abdichtung der Kupplung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung und 4 an alternative way of sealing the coupling of a bearing assembly according to the invention and

5 ein weiteres Prinzip einer Kupplung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung. 5 Another principle of a coupling of a bearing assembly according to the invention.

1 zeigt eine Lageranordnung, wie sie in einem Vorschubantrieb für Werkzeugmaschinen eingesetzt wird, mit einer Welle in Form einer Kugelgewindespindel 1, die an ihren beiden Enden 2, 3 über ein erstes Radiallager 4 und ein zweites Radiallager 5 um eine Längsachse L wälzgelagert ist. Die Radiallager 4, 5 sind als Kugellager zur Aufnahme sowohl von Radialkräften als auch Axialkräften (Festlager) gestaltet. Es können jedoch auch andere Lagertypen anstelle von Kugellagern eingesetzt werden. 1 shows a bearing assembly, as used in a feed drive for machine tools, with a shaft in the form of a ball screw 1 at both ends 2 . 3 over a first radial bearing 4 and a second radial bearing 5 is roller-mounted about a longitudinal axis L. The radial bearings 4 . 5 are designed as ball bearings for receiving both radial and axial forces (fixed bearing). However, other types of bearings may be used instead of ball bearings.

Zwischen dem ersten Radiallager 4 und der Kugelgewindespindel 1 ist eine Kupplung 6 mit einem inneren Kupplungselement 7, das durch einen Wellenabschnitt dar gestellt ist, der in die das Ende 2 der Kugelgewindespindel 1 eingeschraubt ist, und mit einem äußeren Kupplungselement 8 in Form einer Hülse angeordnet. Das innere Kupplungselement 7 kann auch durch das Ende 2 der Kugelgewindespindel 1 selbst gebildet sein. Auf dem äußeren Kupplungselement 8 ist der Innenring 9 des ersten Radiallagers 4 angeordnet, welches mit dem Außenring 10 in einer Lagerbohrung z.B. eines Werkzeugmaschinengestells 28 angeordnet ist.Between the first radial bearing 4 and the ball screw 1 is a clutch 6 with an inner coupling element 7 which is constituted by a shaft portion which is in the the end 2 the ball screw 1 is screwed in, and with an outer coupling element 8th arranged in the form of a sleeve. The inner coupling element 7 can also be through the end 2 the ball screw 1 be educated yourself. On the outer coupling element 8th is the inner ring 9 of the first radial bearing 4 arranged, which with the outer ring 10 in a bearing bore, for example, a machine tool frame 28 is arranged.

Das innere Kupplungselement 7 weist ein Außengewinde 11 auf, mit dem das innere Kupplungselement 7 in ein Innengewinde 12 des äußeren Kupplungselements 8 eingeschraubt ist. Zwischen dem Innengewinde 12 und dem Außengewinde 11 ist sowohl ein Radialspiel als auch ein Axialspiel vorgesehen.The inner coupling element 7 has an external thread 11 on, with which the inner coupling element 7 in an internal thread 12 the outer coupling element 8th is screwed. Between the internal thread 12 and the external thread 11 is intended both a radial clearance and an axial play.

In dem inneren Kupplungselement 7 sind Umfangsnuten 15, 16 vorgesehen, in denen Dichtringe 13, 14 sitzen, die wiederum in dichtender Anlage zu Dichtflächen 17, 18 des äußeren Kupplungselements 8 gehalten sind. Das Innengewinde 12 und das Außengewinde 11 sind innerhalb der beiden Dichtringe 13, 14 angeordnet, so dass aufgrund des Radial- und Axialspiels ein Aufnahmeraum 19 zwischen den beiden Dichtringen 13, 14 gebildet ist.In the inner coupling element 7 are circumferential grooves 15 . 16 provided, in which sealing rings 13 . 14 sit, in turn, in sealing contact with sealing surfaces 17 . 18 the outer coupling element 8th are held. The internal thread 12 and the external thread 11 are inside the two sealing rings 13 . 14 arranged so that due to the radial and axial play a recording room 19 between the two sealing rings 13 . 14 is formed.

Der Aufnahmeraum 19 ist mit einem viskoelastischem Material, vorzugsweise mit einem Bor-Siloxan-Elastomer gefüllt. Durch das Axialspiel ist die Möglichkeit gegeben, das innere Kupplungselement 7 axial gegenüber dem äußeren Kupplungselement 8 zu verschieben. Das Radialspiel sorgt dafür, dass viskoelastisches Material zwischen den Gewindegängen der Gewinde 11, 12 hin und her fließen kann. Somit wird bei langsamen Dehnungen aufgrund steigender Temperaturen der Kugelgewindespindel 1 das viskoelastische Material innerhalb des Aufnahmeraums 19 verformt. Bei Belastungen mit hoher Frequenz verhält sich das viskoelastische Material zunehmend elastisch bzw. steif, so dass ein Durchleiten der Kraft vom inneren Kupplungselement 7 zum äußeren Kupplungselement 8 gewährleistet ist und ein Verschieben des inneren Kupplungselements 7 gegenüber dem äußeren Kupplungselement 8 verhindert wird. Somit bildet die Einheit aus Kupplung 6 und erstem Radiallager 4 bei Belastungen geringer Frequenz ein Loslager, das keine Axialkräfte abstützt, und bei Belastungen hoher Frequenz ein Festlager, das Axialkräfte abstützt.The recording room 19 is filled with a viscoelastic material, preferably with a boron-siloxane elastomer. Due to the axial play the possibility exists, the inner coupling element 7 axially relative to the outer coupling element 8th to move. The radial play ensures that viscoelastic material between the threads of the thread 11 . 12 can flow back and forth. Thus, at slow strains due to increasing temperatures of the ball screw 1 the viscoelastic material within the receiving space 19 deformed. At high frequency loads, the viscoelastic material behaves increasingly elastic or stiff, so that a passage of the force from the inner coupling element 7 to the outer coupling element 8th is ensured and a displacement of the inner coupling element 7 opposite the outer coupling element 8th is prevented. Thus, the unit is made up of a clutch 6 and first radial bearing 4 at low frequency loads a floating bearing that does not support axial forces, and at high frequency loads a fixed bearing that supports axial forces.

Da sich bei einer Axialverschiebung des inneren Kupplungselements 7 gegenüber dem äußeren Kupplungselement 8 das Volumen des Aufnahmeraums 19 ändert, ist axial benachbart zu den Gewinden 11, 12 ein Ausgleichsraum 20 vorgesehen, der als Ringraum gestaltet ist und ein Ausgleichselement 21 aufnimmt. Das Ausgleichselement 21 ist aus einem elastisch komprimierbaren Material gefertigt. Das heißt, das das Ausgleichselement 21 zum einen komprimiert werden kann und wieder selbstständig expandieren kann. Hier kann zum Beispiel ein Element aus einem geschlossenporigen Schaumstoff zum Einsatz kommen.Since an axial displacement of the inner coupling element 7 opposite the outer coupling element 8th the volume of the recording room 19 is axially adjacent to the threads 11 . 12 a compensation room 20 provided, which is designed as an annular space and a compensation element 21 receives. The compensation element 21 is made of an elastically compressible material. That is, the compensation element 21 on the one hand can be compressed and expand independently again. Here, for example, an element made of a closed-cell foam can be used.

Zwischen einer Stirnfläche 22 des äußeren Kupplungselements 8 und einer Ringfläche 23 der Kugelgewindespindel 1 ist eine Tellerfeder 24 als Rückstellmittel angeordnet. Die Tellerfeder 24 beaufschlagt das äußre Kupplungselement 8 zur Einnahme einer axialen Position, in der die Kugelgewindespindel 1 einen maximalen Axialweg zurücklegen kann, wenn diese sich thermisch dehnt. Somit ist im demontierten Zustand eine Ausgangsposition definiert, die eine maximale Dehnung zulässt.Between a frontal area 22 the outer coupling element 8th and a ring surface 23 the ball screw 1 is a plate spring 24 arranged as return means. The plate spring 24 acts on the outer coupling element 8th for taking an axial position in which the ball screw 1 can travel a maximum axial path as it thermally expands. Thus, in the disassembled state, an initial position is defi which allows maximum elongation.

Ferner ist ausgehend von einer Stirnfläche der Kupplung 6 ein parallel zur Längsachse L verlaufender Kanal 26 vorgesehen, der durch beide Gewinde 11, 12 verläuft und in dem ein Sicherungsstift 25 als Drehsperre sitzt.Furthermore, starting from an end face of the coupling 6 a parallel to the longitudinal axis L extending channel 26 provided by both threads 11 . 12 runs and in which a locking pin 25 sitting as a turnstile.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung. Bauteile, die mit Bauteilen der ersten Ausführungsform der 1 übereinstimmen, sind mit Bezugszeichen versehen, die um den Wert 100 erhöht sind. 2 shows a second embodiment of a bearing assembly according to the invention. Components associated with components of the first embodiment of 1 match, are provided with reference numerals that are around the value 100 are increased.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sind von der ersten Ausführungsform dadurch, dass das erste Radiallager 104 zwischen der Kugelgewindespindel 101 und der Kupplung 106 angeordnet ist. Das äußere Kupplungselement 108 ist über Befestigungsschrauben 129 mit dem Werkzeugmaschinengestell 128 verbunden. Das innere Kupplungsteil 107 weist die Lagerbohrung 127 auf, in der das erste Radiallager 104 aufgenommen ist. Das erste Radiallager 104 sitzt auf dem Ende 102 der Kugelgewindespindel 101. Für die Rückstellung der Kupplung 106 in eine Ausgangsstellung stützt sich die Tellerfeder 124 einerseits gegen eine Ringfläche des inneren Kupplungselements 107 und der Stirnfläche 122 des äußeren Kupplungselements 108 ab. Im übrigen ist die Lageranordnung gemäß der zweiten Ausführungsform entsprechend der ersten Ausführungsform gestaltet.The second embodiment differs from the first embodiment in that the first radial bearing 104 between the ball screw 101 and the clutch 106 is arranged. The outer coupling element 108 is about mounting screws 129 with the machine tool frame 128 connected. The inner coupling part 107 indicates the bearing bore 127 on, in which the first radial bearing 104 is included. The first radial bearing 104 sits on the end 102 the ball screw 101 , For the return of the clutch 106 in a starting position, the diaphragm spring is supported 124 on the one hand against an annular surface of the inner coupling element 107 and the face 122 the outer coupling element 108 from. Incidentally, the bearing assembly according to the second embodiment is designed according to the first embodiment.

Eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt 3, wobei Bauteilen, die mit Bauteilen der zweiten Ausführungsform gemäß 2 übereinstimmen, mit Bezugszeichen versehen sind, die um den Wert 100 erhöht sind.A modification of the second embodiment shows 3 , wherein components associated with components of the second embodiment according to 2 match, are provided with reference numerals, which are around the value 100 are increased.

Bei der Abwandlung der zweiten Ausführungsform ist der Außenring des ersten Radiallagers 204 durch das innere Kupplungselement 207 gebildet. Ferner ist das erste Radiallager 204 durch Dichtscheiben 230 abgedichtet und über einen Schmierkanal 231 von außen mit Schmiermittel zu versorgen. Zur Verwirklichung einer Drehdurchführung zwischen dem still stehenden äußeren Kupplungselement 208 und dem rotierenden inneren Kupplungsteil 207 ist ein weiterer Dichtring 232 vorgesehen, der in einer Umfangsnut 233, die benachbart zur Umfangsnut 215 im inneren Kupplungselement 207 vorgesehen ist, sitzt. Der Schmierkanal 231 verläuft durch das äußere Kupplungselement 208, mündet in einen Zwischenraum zwischen den beiden Dichtringen 213, 232 und führt weiter durch das innere Kupplungselement 207 zu den Wälzkörpern 234 des ersten Radiallagers 204.In the modification of the second embodiment, the outer ring of the first radial bearing 204 through the inner coupling element 207 educated. Furthermore, the first radial bearing 204 through sealing washers 230 sealed and via a lubrication channel 231 from the outside to supply lubricant. To achieve a rotary feedthrough between the stationary outer coupling element 208 and the rotating inner coupling part 207 is another sealing ring 232 provided in a circumferential groove 233 adjacent to the circumferential groove 215 in the inner coupling element 207 is provided, sits. The lubrication channel 231 passes through the outer coupling element 208 , flows into a space between the two sealing rings 213 . 232 and continues through the inner coupling element 207 to the rolling elements 234 of the first radial bearing 204 ,

4 zeigt eine weitere Möglichkeit der Abdichtung. Hierbei sind keine Dichtringe sondern Dichtmembranen 235, 236, 237 vorgesehen. Zwei der Dichtmembranen 235, 236 sind direkt axial benachbart zu den Gewinden 211, 212 angeordnet und dichten somit den Aufnahmeraum 219 nach außen hin ab. Die Dichtmembranen 235, 236 sind am jeweiligen Außenumfang fest mit dem äußeren Kupplungselement 208 und am jeweiligen Innenumfang fest mit dem inneren Kupplungselement 207 verbunden, so dass eine separate Drehsicherung entfallen kann. Aufgrund einer gewissen Elastizität erlauben sie eine axiale Verschiebung der beiden Kupplungselemente 207, 208 zueinander. Ferner können sie bei Belastungen in Umfangsrichtung steif ausgebildet sein, so dass die Kupplungselemente 207, 208 während ihrer Verschiebung richtungsstabil zueinander bleiben, ohne ihre Achsausrichtung zueinander zu verändern. 4 shows another way of sealing. These are not sealing rings but sealing membranes 235 . 236 . 237 intended. Two of the sealing membranes 235 . 236 are directly axially adjacent to the threads 211 . 212 arranged and thus seal the recording room 219 towards the outside. The sealing membranes 235 . 236 are fixed to the outer circumference with the outer coupling element 208 and on the respective inner circumference fixed to the inner coupling element 207 connected, so that a separate rotation lock can be omitted. Due to a certain elasticity they allow an axial displacement of the two coupling elements 207 . 208 to each other. Furthermore, they can be designed to be stiff under loads in the circumferential direction, so that the coupling elements 207 . 208 remain stable in direction to each other during their shift, without changing their alignment with each other.

Axial benachbart zu einer der beiden Dichtmembranen 235 ist eine weitere Dichtmembran 237 angeordnet, die zusammen eine Drehdurchführung für Schmiermittel darstellen.Axially adjacent to one of the two sealing membranes 235 is another sealing membrane 237 arranged, which together represent a rotary feedthrough for lubricant.

5 zeigt ein anderes Prinzip einer Kupplung, welche prinzipiell sowohl, wie dargestellt, zwischen der Gewindespindel 301 und dem ersten Radiallager 304 als auch zwischen dem ersten Radiallager 304 und dem Werkzeugmaschinengestell 328 angeordnet werden kann. Bauteile, die mit Bauteilen der ersten Ausführungsform der 1 übereinstimmen, sind mit Bezugszeichen versehen, die um den Wert 300 erhöht sind. 5 shows another principle of a coupling, which in principle both, as shown, between the threaded spindle 301 and the first radial bearing 304 as well as between the first radial bearing 304 and the machine tool frame 328 can be arranged. Components associated with components of the first embodiment of 1 match, are provided with reference numerals that are around the value 300 are increased.

Der Aufnahmeraum 319 ist durch zwei Zylinderräume 338, 339 gebildet. Das äußere Kupplungselement bildet einen Kolbenabschnitt 340 der den Aufnahmeraum 319 in die beiden Zylinderräume 338, 339 unterteilt, wobei ein radialer Abstand zwischen dem Kolbenabschnitt 340 und dem inneren Kupplungselement 307 vorgesehen ist, so dass viskoelastisches Material von einem Zylinderraum 338, 339 in den anderen Zylinderraum 339, 338 fließen kann.The recording room 319 is through two cylinder chambers 338 . 339 educated. The outer coupling element forms a piston section 340 the recording room 319 in the two cylinder chambers 338 . 339 divided, wherein a radial distance between the piston portion 340 and the inner coupling element 307 is provided so that viscoelastic material from a cylinder space 338 . 339 in the other cylinder room 339 . 338 can flow.

1, 101, 201, 3011, 101, 201, 301
KugelgewindespindelBall screw
2, 102, 202, 3022, 102, 202, 302
EndeThe End
33
EndeThe End
4, 104, 204, 3044, 104, 204, 304
erstes Radiallagerfirst radial bearings
55
zweites Radiallagersecond radial bearings
6, 106, 206, 3066 106, 206, 306
Kupplungclutch
7, 107, 207, 3077, 107, 207, 307
inneres Kupplungselementinner coupling member
8, 108, 208, 3088th, 108, 208, 308
äußeres Kupplungselementouter coupling element
9, 2099 209
Innenringinner ring
1010
Außenringouter ring
11, 111, 21111 111, 211
Außengewindeexternal thread
12, 112, 21212 112, 212
Innengewindeinner thread
13, 113, 213, 31313 113, 213, 313
Dichtringseal
14, 114, 214, 31414 114, 214, 314
Dichtringseal
15, 115, 215, 31515 115, 215, 315
Umfangsnutcircumferential groove
16, 116, 216, 31616 116, 216, 316
Umfangsnutcircumferential groove
17, 117, 217, 31717 117, 217, 317
Dichtflächesealing surface
18, 118, 218, 31818 118, 218, 318
Dichtflächesealing surface
19, 119, 21919 119, 219
Aufnahmeraumaccommodation space
20, 120, 22020 120, 220
Ausgleichsraumcompensation space
21, 121, 22121 121, 221
Ausgleichselementcompensation element
22, 122, 22222 122, 222
Stirnflächeface
23, 123, 22323 123, 223
Ringflächering surface
24, 124, 22424 124, 224
TellerfederBelleville spring
25, 125, 22525 125, 225
Sicherungsstiftsafety pin
26, 126, 22626 126, 226
Kanalchannel
27, 127, 32727 127, 327
Lagerbohrungbearing bore
28, 128, 228, 32828 128, 228, 328
WerkzeugmaschinengestellTool machine frame
129, 229129 229
Befestigungsschraubefixing screw
230230
Dichtscheibesealing washer
231231
Schmierkanallubrication channel
232232
Dichtringseal
233233
Umfangsnutcircumferential groove
234234
Wälzkörperrolling elements
235235
Dichtmembransealing membrane
236236
Dichtmembransealing membrane
237237
Dichtmembransealing membrane
338338
Zylinderraumcylinder space
339339
Zylinderraumcylinder space
340340
Kolbenabschnittpiston section
LL
Längsachselongitudinal axis

Claims (9)

Lageranordnung umfassend eine Welle (1, 301), die mittels eines ersten Radiallagers (4, 304) und eines zweiten Radiallagers (5) um eine Längsachse (L) rotierend gelagert ist, wobei beide Radiallager (4, 304, 5) als Festlager zum Aufnehmen von Radialkräften und Axialkräften gestaltet sind, eine Kupplung (6, 306) mit einem radial inneren Kupplungselement (7, 307) und einem radial äußeren Kupplungselement (8, 308), wobei die Kupplung (6, 306) zwischen der Welle (1, 301) und dem ersten Radiallager (4) angeordnet ist und wobei das innere Kupplungselement (7, 307) mit der Welle (1, 301) drehfest verbunden oder durch diese gebildet ist und relativ zum äußeren Kupplungselement (8, 308) axial begrenzt bewegbar ist, mindestens einen Aufnahmeraum (19), der durch die beiden Kupplungselemente (7, 307, 8, 308) gebildet ist und dessen Form sich bei einer Axialbewegung der beiden Kupplungselemente (7, 307, 8, 308) zueinander verändert, sowie ein viskoelastisches Material, mit dem der Aufnahmeraum (19) befüllt ist.Bearing arrangement comprising a shaft ( 1 . 301 ), which by means of a first radial bearing ( 4 . 304 ) and a second radial bearing ( 5 ) is rotatably mounted about a longitudinal axis (L), wherein both radial bearings ( 4 . 304 . 5 ) are designed as a bearing for receiving radial forces and axial forces, a coupling ( 6 . 306 ) with a radially inner coupling element ( 7 . 307 ) and a radially outer coupling element ( 8th . 308 ), where the coupling ( 6 . 306 ) between the shaft ( 1 . 301 ) and the first radial bearing ( 4 ) and wherein the inner coupling element ( 7 . 307 ) with the wave ( 1 . 301 ) is rotatably connected or formed by these and relative to the outer coupling element ( 8th . 308 ) is axially limited, at least one receiving space ( 19 ), which by the two coupling elements ( 7 . 307 . 8th . 308 ) is formed and its shape in an axial movement of the two coupling elements ( 7 . 307 . 8th . 308 ) and a viscoelastic material with which the receiving space ( 19 ) is filled. Lageranordnung umfassend eine Welle (101, 201), die mittels eines ersten Radiallagers (104, 204) und eines zweiten Radiallagers (5) um eine Längsachse (L) rotierend gelagert ist, wobei beide Radiallager (104, 204, 5) als Festlager zum Aufnehmen von Radialkräften und Axialkräften gestaltet sind, eine Kupplung (106, 206) mit einem radial inneren Kupplungselement (107, 207) und einem radial äußeren Kupplungselement (108, 208), wobei das erste Radiallager (104, 204) zwischen der Welle (101, 201) und der Kupplung (106, 206) angeordnet ist und wobei das innere Kupplungselement (107, 207) mit dem ersten Radiallager (104, 204) drehfest verbunden oder durch dieses gebildet ist und relativ zum äußeren Kupplungselement (108, 208) axial begrenzt bewegbar ist, mindestens einen Aufnahmeraum (119, 219), der durch die beiden Kupplungselemente (107, 207, 108, 208) gebildet ist und dessen Form sich bei einer Axialbewegung der beiden Kupplungselemente (107, 207, 108, 208) zueinander verändert, sowie ein viskoelastisches Material, mit dem der Aufnahmeraum (119, 219) befüllt ist. Bearing arrangement comprising a shaft ( 101 . 201 ), which by means of a first radial bearing ( 104 . 204 ) and a second radial bearing ( 5 ) is rotatably mounted about a longitudinal axis (L), wherein both radial bearings ( 104 . 204 . 5 ) are designed as a bearing for receiving radial forces and axial forces, a coupling ( 106 . 206 ) with a radially inner coupling element ( 107 . 207 ) and a radially outer coupling element ( 108 . 208 ), wherein the first radial bearing ( 104 . 204 ) between the shaft ( 101 . 201 ) and the clutch ( 106 . 206 ) and wherein the inner coupling element ( 107 . 207 ) with the first radial bearing ( 104 . 204 ) is rotatably connected or formed by this and relative to the outer coupling element ( 108 . 208 ) is axially limited, at least one receiving space ( 119 . 219 ), which by the two coupling elements ( 107 . 207 . 108 . 208 ) is formed and its shape in an axial movement of the two coupling elements ( 107 . 207 . 108 . 208 ) and a viscoelastic material with which the receiving space ( 119 . 219 ) is filled. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Kupplungselement (7, 107, 207) einen ersten Gewindegang in Form eines Außengewindes (11, 111, 211) aufweist, dass das äußere Kupplungselement (8, 108, 208) einen zweiten Gewindegang in Form eines Innengewindes (12, 112, 212) aufweist, über den das innere Kupplungselement (7, 107, 207) in das äußere Kupplungselement (8, 108, 208) einschraubbar ist und dass die Gewindegänge (11, 111, 211, 12) mit axialem und radialem Spiel zueinander ausgebildet sind und somit den Aufnahmeraum (19, 119, 219) bilden.Bearing arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inner coupling element ( 7 . 107 . 207 ) a first thread in the form of an external thread ( 11 . 111 . 211 ), that the outer coupling element ( 8th . 108 . 208 ) a second thread in the form of an internal thread ( 12 . 112 . 212 ), via which the inner coupling element ( 7 . 107 . 207 ) in the outer coupling element ( 8th . 108 . 208 ) is screwed and that the threads ( 11 . 111 . 211 . 12 ) are formed with axial and radial play to each other and thus the receiving space ( 19 . 119 . 219 ) form. Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich axial an die Gewindegänge (11, 111, 211, 12) ein Ausgleichsraum (20, 120, 220) anschließt, der mit einem komprimierbaren Material gefüllt ist.Bearing arrangement according to claim 3, characterized in that axially to the threads ( 11 . 111 . 211 . 12 ) a compensation room ( 20 . 120 . 220 ), which is filled with a compressible material. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum durch zwei Zylinderräume (338, 339) gebildet ist und dass eines der Kupplungselemente (308) einen Kolbenabschnitt (340) aufweist, der den Aufnahmeraum in die beiden Zylinderräume (338, 339) unterteilt, die zum Austausch von viskoelastischem Material miteinander verbunden sind.Bearing arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the receiving space by two cylinder chambers ( 338 . 339 ) is formed and that one of the coupling elements ( 308 ) a piston portion ( 340 ), the receiving space in the two cylinder chambers ( 338 . 339 ), which are interconnected to exchange viscoelastic material. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehsicherung (25, 125, 225, 26, 126, 226, 235, 236, 237) vorgesehen ist, die die beiden Kupplungselemente (7, 107, 207, 8, 108, 208) drehfest zueinander hält.Bearing arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that a rotation lock ( 25 . 125 . 225 . 26 . 126 . 226 . 235 . 236 . 237 ) is provided, which the two coupling elements ( 7 . 107 . 207 . 8th . 108 . 208 ) rotatably holding each other. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Rückstellmittel (24, 124, 224) vorgesehen sind, die das innere Kupplungselement (7, 107, 207) relativ zum äußeren Kupplungselement (8, 108, 208) zur Einnahme einer Ausgangsposition beaufschlagen.Bearing arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that return means ( 24 . 124 . 224 ) are provided, which the inner coupling element ( 7 . 107 . 207 ) relative to the outer coupling element ( 8th . 108 . 208 ) to take a starting position. Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Tellerfedern (24, 124, 224) vorgesehen sind, die als Rückstellmittel dienen.Bearing arrangement according to claim 7, characterized characterized in that disc springs ( 24 . 124 . 224 ) are provided, which serve as return means. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als viskoelastisches Material ein Bor-Siloxan-Elastomer zum Einsatz kommt.Bearing arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that a viscoelastic material Boron-siloxane elastomer is used.
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