DE102006059947A1

DE102006059947A1 - Tandem bearing assembly with a device to compensate for temperature-induced bearing stresses

Info

Publication number: DE102006059947A1
Application number: DE102006059947A
Authority: DE
Inventors: Oswald Bayer; Gabriele Laugisch; Chris Mitchell
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-06-26
Also published as: WO2008074296A3; WO2008074296A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tandem-Lageranordnung (40, 40'), beispielsweise zur Lagerung der Hauptspindel (41) einer Werkzeugmaschine, mit zumindest zwei axial nebeneinander angeordneten Wälzlagern (42, 43), mit jeweils einem Innenring (44, 45) und jeweils einem Außenring (46, 47), zwischen denen Wälzkörper (56, 57) angeordnet sind, wobei die beiden Innenringe (44, 45) in einer axialen Richtung sowie die beiden Außenringe (46, 47) in der entgegengesetzten axialen Richtung über zugeordnete Anschläge (48, 49) an einer Welle (41) bzw. an einem Maschinengehäuse (55) fixiert sind. Zum Ausgleich von sowohl temperaturbedingten Längendifferenzen einer solchen Welle gegenüber deren Festlagersitz als auch von temperaturbedingten Radialverspannungen innerhalb der Tandem-Lageranordnung (40, 40') sieht die Erfindung vor, dass der Außenring (46) des einen Wälzlagers (42) zumindest mittelbar sowie ohne Zwischenlage des anderen Außenringes (47) an einem axialen Anschlag (49) anliegt und dass der Außenring (47) des anderen Wälzlagers (43) sich über wenigstens ein Federelement (50) ebenfalls zumindest mittelbar an diesem Anschlag (49) abstützt.The invention relates to a tandem bearing assembly (40, 40 '), for example, for supporting the main spindle (41) of a machine tool, with at least two axially juxtaposed rolling bearings (42, 43), each having an inner ring (44, 45) and one each Outer ring (46, 47), between which rolling elements (56, 57) are arranged, wherein the two inner rings (44, 45) in an axial direction and the two outer rings (46, 47) in the opposite axial direction via associated stops (48 , 49) are fixed to a shaft (41) or to a machine housing (55). To compensate for both temperature-related differences in length of such a shaft relative to the fixed bearing seat as well as temperature-induced radial stresses within the tandem bearing assembly (40, 40 '), the invention provides that the outer ring (46) of a rolling bearing (42) at least indirectly and without intermediate layer of the other outer ring (47) against an axial stop (49) and that the outer ring (47) of the other bearing (43) via at least one spring element (50) also at least indirectly on this stop (49) is supported.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Tandem-Lageranordnung, beispielsweise zur Lagerung der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine, mit zumindest zwei axial nebeneinander angeordneten Wälzlagern, mit jeweils einem Innenring und jeweils einem Außenring, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, wobei die beiden Innenringe in einer axialen Richtung sowie die beiden Außenringe in der entgegengesetzten axialen Richtung über zugeordnete Anschläge an einer Welle bzw. an einem feststehenden Bauteil fixiert sind.The The invention relates to a tandem bearing arrangement, for example for Storage of the main spindle of a machine tool, with at least two axially adjacent rolling bearings, each with a Inner ring and one outer ring each, between which rolling elements are arranged, wherein the two inner rings in an axial direction and the both outer rings in the opposite axial direction via associated stops on a Are fixed shaft or on a fixed component.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Dem Fachmann auf dem Gebiet der Wälzlagertechnik ist es allgemein bekannt, dass zur Führung und Abstützung eines umlaufenden Maschinenteils zumindest zwei in bestimmten Abständen voneinander angeordnete Lager erforderlich sind. Erfolgt dabei die Abstützung der Welle mit zwei Radialla gern, tritt das Problem auf, dass die Abstände der Lagersitze auf der Welle und im Gehäuse nur im Rahmen der Fertigungstoleranzen übereinstimmen. Außerdem erwärmt sich die Welle unter Betriebsbedingungen in der Regel stärker als das beispielsweise flüssigkeitsgekühlte Gehäuse, so dass auch die temperaturbedingten Längendifferenzen der Welle in den Lagerstellen sowie unterschiedliche wärmebedingte Durchmesseränderungen der Lagerringe ausgeglichen werden müssen. Eine seit langem übliche Möglichkeit zum Ausgleich dieser Fertigungstoleranzen und Längendifferenzen ist es daher, die Welle nur in einem Festlager in axialer Richtung zu führen, während an der anderen Lagerstelle durch ein Loslager die unterschiedlichen Abstände entweder an der Sitzstelle des Innenrings, an der Sitzstelle des Außenrings oder im Lager selbst durch Verschieben der Lagerringe zueinander ausgeglichen werden. Während sich als Festlager einer solchen Wellenlagerung je nach geforderter Genauigkeit der axialen Führung der Welle vor allem Rillenkugellager, Pendel- oder Kegelrollenlager oder auch zweireihige oder zwei einreihige Schrägkugellager als besonders geeignet erwiesen haben, sind Loslager am einfachsten durch Zylinderrollenlager oder Nadellager realisierbar, da bei diesen Lagertypen eine Verschiebung des Rollkörperkranzes auf der Laufbahn des jeweils bordlosen Lagerringes bzw. der Welle möglich ist.the Professional in the field of rolling bearing technology It is well known that to guide and support a rotating machine part at least two at certain distances from each other arranged bearings are required. Does it support the Wave with two radials like, the problem occurs that the distances of the Bearing seats on the shaft and in the housing match only within the limits of manufacturing tolerances. Furthermore heated The wave is usually stronger under operating conditions than For example, the liquid-cooled housing, so that the temperature-related differences in length of the shaft in the bearings as well as different heat-related diameter changes the bearing rings must be balanced. A long-standing option to compensate for these manufacturing tolerances and differences in length is therefore, to guide the shaft only in a fixed bearing in the axial direction while on the other bearing by a floating bearing the different distances either at the seat of the inner ring, at the seat of the outer ring or in the warehouse itself by moving the bearing rings to each other be compensated. While as a fixed bearing such a shaft bearing depending on the required Accuracy of the axial guidance of Shaft mainly deep groove ball bearings, spherical or tapered roller bearings or double row or two single row angular contact ball bearings proved to be particularly suitable The simplest way of moving bearings is through cylindrical roller bearings or Needle roller can be realized because of these types of bearings a shift of the rolling body wreath on the track of each bordlosen bearing ring or the shaft possible is.

Eine andere Möglichkeit zur Realisierung eines Loslagers bei der Lagerung einer Werkzeugmaschinen-Hauptspindel stellt das in der EP 926 368 A2 offenbarte Kugellager dar, bei dem ein Laufring mit einer rillenförmigen Kugellaufbahn und ein zweiter Laufring mit einer im Längsschnitt ebenen Kugellaufbahn ausgebildet ist, und die zwischen den Laufringen angeordneten Lagerkugeln aus Keramik bestehen. Durch die Ausbildung des Lagers mit einer definierten Radialluft soll dabei erreicht werden, dass das Lager sowohl einen ausreichenden Sitz auf der Welle und im Gehäuse als auch ein günstiges Betriebsspiel aufweist, während die Loslagerfunktion durch Axialverschiebung der Lagerringe im Bereich der ebenen Lauffläche gewährleistet ist.Another possibility for the realization of a floating bearing in the storage of a machine tool main spindle provides in the EP 926 368 A2 disclosed ball bearings, in which a raceway with a groove-shaped ball raceway and a second raceway is formed with a longitudinally planar ball raceway, and arranged between the races bearing balls made of ceramic. Due to the design of the bearing with a defined radial clearance to be achieved that the bearing has both a sufficient seat on the shaft and in the housing and a favorable operating clearance, while the floating bearing function is ensured by axial displacement of the bearing rings in the flat tread.

Beim Einsatz von Zylinderrollen- oder Nadellagern als Loslager einer Hauptspindel einer Werkzeugmaschinen hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, dass diese Lager zumeist eine hohe radiale Steifigkeit aufweisen, die sich bei Temperaturunterschieden zwischen Innenring und Außenring oder zwischen Welle und Außenring durch unterschiedliche Wärmeausdehnung in einer zunehmenden Radialverspannung im Lager bemerkbar macht. Die durch diese temperaturbedingte Radialverspannung immer weiter zunehmende Reibung zwischen den Lagerringen und den Rollkörpern kann dabei so stark werden, dass durch die entstehende Reibungswärme die zulässige Betriebstemperatur des Lagers überschritten wird und der erforderliche Schmierfilm zwischen den Rollen und den Lagerringen bis hin zum teilweisen Verbrennen des Schmierstoffs sowie dem vorzeitigen Ausfall des Lagers örtlich abreißt.At the Use of cylindrical roller or needle roller bearings as a floating bearing Main spindle of a machine tool, however, it has a disadvantage proved that these bearings mostly a high radial stiffness exhibit, resulting in temperature differences between inner ring and outer ring or between shaft and outer ring by different thermal expansion makes noticeable in an increasing radial tension in the bearing. The by this temperature-induced radial strain ever further Increasing friction between the bearing rings and the rolling elements can become so strong that by the resulting frictional heat the allowed Operating temperature of the bearing is exceeded and the required lubricating film between the rollers and the bearing rings up to the partial burning of the lubricant as well as the premature failure of the camp locally interrupted.

Auch die Möglichkeit, derartige Lager um das Maß der höchstmöglichen Radialverspannung kleiner auszubilden stellt keine Lösung des genannten Problems dar, wenn aus Genauigkeitsgründen die Forderung besteht, dass das Loslager der Hauptspindellagerung ohne Radialspiel oder sogar mit leichter Vorspannung montierbar sein muss. Das in der EP 926 368 A2 offenbarte Kugellager wirkt zwar einer solchen temperaturbedingten Radialverspannung im Lager durch dessen definierte Radialluft entgegen, es hat demgegenüber jedoch den Nachteil, dass es nur eine niedrige statische Belastbarkeit aufweist und damit in so genannten Crashfällen, bei denen das Lager schlagartig einer extrem hohen Punktbelastung ausgesetzt ist, zu Materialschäden sowie letztendlich zum Totalausfall neigt.The ability to form such bearings to the extent of the highest possible radial strain smaller is not a solution to the above problem, if there is a requirement for accuracy reasons, the floating bearing of the main spindle bearing without radial play or even with slight preload must be mountable. That in the EP 926 368 A2 Although disclosed ball bearing counteracts such a temperature-induced radial stress in the bearing by its defined radial clearance, it has the disadvantage, however, that it has only a low static load capacity and thus in so-called crash cases in which the bearing is suddenly exposed to an extremely high point load, to material damage and ultimately to total failure tends.

Aus der DE 197 44 280 A1 ist darüber hinaus ein Axial-Radial-Kugellager bekannt, das zur Abstützung oszillierender Bewegungen an Webmaschinen geeignet ist sowie im Wesentlichen aus einem inneren Lagerring mit einer rillenförmigen Kugellaufbahn und aus zwei äußeren Lagerringen mit schräg angeordneten ebenen Kugellaufbahnen sowie aus zwischen diesen drei Kugellaufbahnen angeordneten und mit diesen jeweils in Punktkontakt stehen den Lagerkugeln besteht. Auf die beiden äußeren Lagerringe ist darüber hinaus unter Vorspannung über zwei nachgiebige Dichtungen eine äußere Lagerhülse aufgeformt, so dass ein sowohl axial als auch radial spielfreies Dreipunktlager gebildet ist. Die Dichtungen wirken dabei gleichzeitig als Ausgleichselemente, durch deren leichte Vorspannung die Last über alle Lagerkugeln gleichmäßig vom inneren Lagerring auf die beiden äußeren Lagerringe übertragen und die Gefahr von Brinellierung (Mantelhärtung durch Druckkontakt) oder Tribokorrosion (Reibungskorrosion) vermindert werden soll.From the DE 197 44 280 A1 Moreover, an axial-radial ball bearing is known, which is suitable for supporting oscillating movements on weaving machines and arranged substantially from an inner bearing ring with a groove-shaped ball track and two outer bearing rings with obliquely arranged flat ball raceways and between these three ball raceways and with These are each in point contact the bearing balls. In addition, an outer bearing sleeve is formed on the two outer bearing rings under prestressing via two resilient seals, so that a three-point bearing which is free of play both axially and radially is formed. At the same time, the seals act as compensation elements te, by their slight bias the load on all the bearing balls evenly transmitted from the inner bearing ring on the two outer bearing rings and the risk of Brinellierung (shell hardening by pressure contact) or Tribokorrosion (friction corrosion) to be reduced.

Mit einem solchen Dreipunktlager ist es durch die mit den äußeren Lagerringen in Wirkverbindung stehenden elastischen Dichtungen in begrenztem Masse zwar möglich, auch temperaturbedingte Radialverspannungen zwischen dem inneren Lagerring und den äußeren Lagerringen auszugleichen, dennoch ist ein solches Lager für die Lagerung der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine nicht geeignet, da dessen axiale Elastizität nicht ausreicht, die bei einer solchen Lagerung auftretenden drehzahl- und temperaturbedingten Veränderungen der Lagerluft sowie der Vorspannung im Lager ohne Beschädigungen auszugleichen. Auch ein Ausgleich temperaturbedingter Längendifferenzen der Hauptspindel in den Lagerstellen ist mit einem solchen Dreipunktlager nicht möglich, da hierzu erst aufwendige Maßnahmen zur Ausbildung des Lagers als Loslager notwendig wären.With Such a three-point bearing, it is by the with the outer bearing rings in operative connection elastic seals in limited Mass possible, also temperature-induced radial tension between the inner Bearing ring and the outer bearing rings However, such a bearing is for the storage of the main spindle a machine tool not suitable, since its axial elasticity is not sufficient, occurring in such storage speed and temperature-related changes the bearing clearance and the preload in the bearing without damage compensate. Also a compensation of temperature-related differences in length the main spindle in the bearings is with such a three-point bearing not possible, since this only costly measures would be necessary to form the camp as a floating bearing.

Außerdem ist aus der DE 10 2004 048 720 A1 ein Kugellager bekannt, welches insbesondere zur Lagerung der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine dient. Eine Ausführungsform dieses einreihigen Kugellagers ist in der beigefügten 5 dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Das bekannte Kugellager 1 besteht im Wesentlichen aus einem inneren Lagerring 2 mit einer rillenförmigen Kugellaufbahn 3 sowie einem ersten und einem zweiten äußeren Lagerring 4, 5 mit jeweils einer abgeschrägten Kugellaufbahn 6 bzw. 7, wobei zwischen den drei Kugellaufbahnen 3, 6, 7 eine Anzahl mit diesen jeweils in Punktkontakt befindlichen Lagerkugeln 8 angeordnet sind.Moreover, from the DE 10 2004 048 720 A1 a ball bearing known which serves in particular for the storage of the main spindle of a machine tool. An embodiment of this single row ball bearing is attached in the attached 5 and will be described below. The well-known ball bearing 1 consists essentially of an inner bearing ring 2 with a groove-shaped ball track 3 and a first and a second outer race 4 . 5 each with a tapered ball track 6 respectively. 7 , being between the three ball raceways 3 . 6 . 7 a number with these each in point contact bearing balls 8th are arranged.

Außerdem ist vorgesehen, dass dieses Kugellager 1 durch eine die äußeren Lagerringe 4, 5 umschließende und gegenüber dem ersten äußeren Lagerring 4 starre Schiebehülse 9 sowie durch die gegen eine Rückstellfederkraft axial verschiebliche Anordnung des zweiten äußeren Lagerrings 5 radial innerhalb dieser Schiebehülse 9 sowohl als temperaturbedingte Längendifferenzen einer Hauptspindel einer Werkzeugmaschine gegenüber deren Festlagersitz ausgleichendes Loslager als auch als temperaturbedingte Radialverspannungen zwischen dem inneren Lagerring 2 und den äußeren Lagerringen 4, 5 ausgleichendes, in sich vorgespanntes Dreipunktlager ausgebildet ist.It is also intended that this ball bearing 1 through one of the outer bearing rings 4 . 5 enclosing and opposite the first outer bearing ring 4 rigid sliding sleeve 9 and by the axially displaceable against a return spring force arrangement of the second outer bearing ring 5 radially inside this sliding sleeve 9 both as temperature-related differences in length of a main spindle of a machine tool with respect to the fixed bearing seat compensating movable bearing and as a temperature-induced radial stresses between the inner bearing ring 2 and the outer bearing rings 4 . 5 compensating, self-biased three-point bearing is formed.

Eine Möglichkeit, eine starre Anordnung des ersten äußeren Lagerrings 4 des Kugellagers 1 gegenüber der Schiebehülse 9 zu erreichen, ist dadurch gegeben, dass der erste äußere Lagerring 4 des Kugellagers 1 stufenförmig an eine Randpartie der Innenmantelfläche 13 der Schiebehülse 9 angeformt und demnach mit der Schiebehülse 9 als ein einteiliges Integralbauteil ausgebildet ist.One way, a rigid arrangement of the first outer bearing ring 4 of the ball bearing 1 opposite the sliding sleeve 9 to achieve, is given by the fact that the first outer bearing ring 4 of the ball bearing 1 stepped on an edge portion of the inner circumferential surface 13 the sliding sleeve 9 molded and therefore with the sliding sleeve 9 is formed as a one-piece integral component.

Des Weiteren ist bei diesem bekannten Kugellager 1 vorgesehen, dass die Außenmantelfläche 14 der Schiebehülse 9 als Gleitfläche zum Loslagersitz 15 des Kugellagers 1 in einem Gehäuse 16 und die Innenmantelfläche 13 der Schiebehülse 9 als Gleitfläche für den axial verschieblichen zweiten äußeren Lagerring 5 ausgebildet ist. Zu diesem Zweck weist die Schiebehülse 9 des Kugellagers 1 eine zumindest auf das Doppelte erhöhte Breite gegenüber dem inneren Lagerring 2 auf, während der erste äußere Lagerring 4 des Kugellagers 1 mit einer maximal der Hälfte der Breite des inneren Lagerrings 2 entsprechenden Breite ausgebildet ist. Darüber hinaus ist die Schiebehülse 9 sowohl an ihrer Außenmantelfläche 14 als auch an ihrer Innenmantelfläche 13 mit einer reibungsmindernden Beschichtung 17, 18 ausgestattet, so dass eine dauerhafte leichtgängige Axialverschiebung des Kugellagers im Gehäuse sowie des zweiten äußeren Lagerrings innerhalb des Kugellagers gewährleistet ist.Furthermore, in this known ball bearing 1 provided that the outer circumferential surface 14 the sliding sleeve 9 as a sliding surface to the floating seat 15 of the ball bearing 1 in a housing 16 and the inner circumferential surface 13 the sliding sleeve 9 as a sliding surface for the axially displaceable second outer bearing ring 5 is trained. For this purpose, the sliding sleeve 9 of the ball bearing 1 an at least twice the increased width relative to the inner bearing ring 2 on while the first outer bearing ring 4 of the ball bearing 1 with a maximum of half the width of the inner bearing ring 2 corresponding width is formed. In addition, the sliding sleeve 9 both on its outer circumferential surface 14 as well as on its inner surface 13 with a friction-reducing coating 17 . 18 equipped, so that a permanent smooth axial displacement of the ball bearing in the housing and the second outer bearing ring is ensured within the ball bearing.

Der zweite äußere Lagerring 5 des Kugellagers 1 ist unter der Vorspannung einer Rückstellkraft einer Rückstellfeder 27 mit seiner laufbahnseitigen Stirnfläche 19 an der laufbahnseitigen Stirnfläche 20 des ersten äußeren Lagerrings 4 und an der Innenmantelfläche 13 der Schiebehülse 9 anliegend angeordnet, wobei die auf den zweiten äußeren Lagerring 5 wirkende Rückstellfederkraft durch einen diesem Lagerring 5 axial gegenüber innerhalb der Schiebehülse 9 angeordneten Federdruckring 21 erzeugt wird. Dieser Federdruckring 21 liegt mit seiner Umfangsfläche 22 an der Innenmantelfläche 13 der Schiebehülse 9 an und stützt sich mit seiner äußeren Seitenfläche 23 gegen einen in eine umlaufende Nut in der Innenmantelfläche 13 der Schiebehülse 9 eingesetzten Sprengring 24 ab. In seiner dem zweiten äußeren Lagerring 5 zugewandten Seitenfläche 25 weist der Federdruckring 21 darüber hinaus mehrere gleichmäßig zueinander beabstandete axiale Grundbohrungen 26 auf, in denen jeweils die einen Enden mehrerer Druckschraubenfedern 27 aufgenommen sind.The second outer bearing ring 5 of the ball bearing 1 is under the bias of a restoring force of a return spring 27 with its raceway-side face 19 on the raceway-side end face 20 the first outer bearing ring 4 and on the inner circumferential surface 13 the sliding sleeve 9 arranged adjacent, wherein on the second outer bearing ring 5 acting return spring force through this bearing ring 5 axially opposite within the sliding sleeve 9 arranged spring pressure ring 21 is produced. This spring pressure ring 21 lies with its peripheral surface 22 on the inner circumferential surface 13 the sliding sleeve 9 and rests with its outer side surface 23 against a in a circumferential groove in the inner circumferential surface 13 the sliding sleeve 9 inserted snap ring 24 from. In his second outer bearing ring 5 facing side surface 25 has the spring pressure ring 21 In addition, a plurality of evenly spaced axial base holes 26 on, in each of which one ends of several compression coil springs 27 are included.

Die Kraftübertragung des Federdruckrings 21 auf den zweiten äußeren Lagerring 5 des Kugellager 1 erfolgt derart, dass dieser zweite äußeren Lagerring 5 als Integralbauteil mit einem rückseitig angeformten und den gleichen Außendurchmesser aufweisenden weiteren Druckring 28 ausgebildet ist, dessen Profilquerschnitt zumindest annähernd dem Profilquerschnitt des Federdruckrings 21 entspricht. Dieser Druckring 28 weist in seiner dem Federdruckring 21 zugewandten Seitenfläche 29 eine gleiche Anzahl axialer Grundbohrungen 30 wie der Federdruckring 21 auf, in denen jeweils die anderen Enden der Druckschraubenfedern 27 des Federdruckrings 21 aufgenommen sind. Um ein Verkanten des zweiten äußeren Lagerrings 5 bei dessen durch Radialverspannungen im Kugellager 1 bedingten Axialverschiebung in der Schiebehülse 9 zu vermeiden, weist dieser zweite äußere Lagerring 5 darüber hinaus zusammen mit dem rückseitig angeformten Druckring 28 an seinem Außendurchmesser mindestens eine Breite auf, die der vollen Breite des inneren Lagerrings 2 des Kugellagers 1 entspricht.The power transmission of the spring pressure ring 21 on the second outer bearing ring 5 of the ball bearing 1 takes place such that this second outer bearing ring 5 as an integral component with a rear side molded and the same outer diameter having another pressure ring 28 is formed, whose profile cross section at least approximately the profile cross section of the spring pressure ring 21 equivalent. This pressure ring 28 has in its the spring pressure ring 21 facing side surface 29 an equal number of axial blind holes 30 like the spring Thrust collar 21 on, in each of which the other ends of the compression coil springs 27 of the spring pressure ring 21 are included. To tilt the second outer race 5 in which by radial tension in the ball bearing 1 conditional axial displacement in the sliding sleeve 9 To avoid this second outer bearing ring 5 in addition, together with the pressure ring formed on the back 28 at its outer diameter at least one width, the full width of the inner bearing ring 2 of the ball bearing 1 equivalent.

Zudem ist es bekannt, zur Lagerung von Werkzeugmaschinenspindeln so genannte Tandem-Lageranordnungen zu nutzen. Auch diese sind während ihres bestimmungsgemäßen Betriebes unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt, durch die diese ihre Geometrie sowie ihre Eigenschaften, wie etwa Belastungsvermögen und Steifigkeit, verändern. Die hierfür genutzten einzelnen Lager sind solche, bei denen der Druckwinkel größer Null ist, beispielsweise Schrägkugellager oder Kegelrollenlager. Aus Stabilitätsgründen benötigen Lager mit einem Druckwinkel größer Null mindestens ein Gegenlager, das gegenüber der anderen Lagerstelle in O-Anordnung oder X-Anordnung starr oder elastisch angestellt ist.moreover it is known for the storage of machine tool spindles so-called Tandem bearing arrangements to use. These too are during their intended operation exposed to different conditions by which this their geometry and their properties, such as load capacity and Stiffness, change. The one for this used individual bearings are those where the pressure angle greater than zero is, for example, angular contact ball bearings or tapered roller bearings. For stability reasons, bearings require a pressure angle greater than zero at least one counter bearing opposite the other bearing point in O arrangement or X arrangement is employed rigid or elastic.

Die eingangs erwähnten unterschiedlichen Temperaturen im Bereich einer elektromotorisch angetriebenen Hauptspindel einer Werkzeugmaschine führen dazu, dass, bedingt durch den axialen Wärmefluss in einer solchen Hauptspindel weg von dem Elektromotor und hin zu dem Spannfutter, die einzelnen Lager einer Tandem-Lageranordnung temperaturbedingt unterschiedlichen Wärmeausdehnungen unterliegen. Die Temperaturdifferenz zwischen dem Innenring und dem gehäusefesten Außenring des motornäheren Lagers ist dabei größer als bei dem vom Elektromotor weiter entfernten Lager. Diese unterschiedlichen Temperaturdifferenzen führen zu unterschiedlichen radialen Ausdehnungen der jeweiligen Lagerkomponenten der Tandem-Lageranordnung.The mentioned in the beginning different temperatures in the range of an electric motor driven main spindle of a machine tool lead to that, due to the axial heat flow in such a main spindle away from the electric motor and towards the chuck, the individual Bearings of a tandem bearing assembly temperature different Subject to thermal expansion. The temperature difference between the inner ring and the housing fixed outer ring the more motive one Stock is larger than at the more distant from the electric motor bearings. These different ones Lead temperature differences to different radial dimensions of the respective bearing components the tandem bearing assembly.

Ein zweiter Effekt ist die durch die verschiedenen Temperaturen an der Lagerung bedingte, unterschiedliche thermische axiale Dehnung von Welle und Gehäuse. Die wärmere Welle dehnt sich dabei axial stärker aus als das gekühlte Gehäuse. Dadurch wandern die Innenringe eines Tandem-Lagerpaares axial weiter auseinander als die Außenringe.One second effect is due to the different temperatures at the Storage conditional, different thermal axial expansion of Shaft and housing. The warmer Shaft expands axially stronger out than the chilled one Casing. As a result, the inner rings of a tandem bearing pair move axially further apart as the outer rings.

Besonders bei Spindeln mit hohen Drehzahlen können die Lager im Tandemsatz bekanntermaßen durch axial wirkende Federn gegenüber einer Gegenlagerstelle elastisch vorgespannt werden. Diese Federvorspannung kann aber nur die thermisch bedingten Veränderungen zwischen diesem Tandemsatz und der Gegenlagerstelle ausgleichen. Die Veränderungen axial und radial innerhalb der Lager einer Tandem-Lageranordnung können solche Federn jedoch nicht beeinflussen. Dies führt letztlich zu unterschiedlichen Belastungen der Lager eines Tandemsatzes. Im schlimmsten Fall sogar zu einer Überlastung des betroffenen Lagers und/oder zu einem Vorspannungsverlust des axial äußeren Lagers mit entsprechenden Schlupfschäden. Beide Ursachen führen unter anderem zu einer deutlichen Verminderung der Gebrauchsdauer der Lager.Especially Spindles with high speeds can use the bearings in tandem known by axially acting springs against a counter bearing be resiliently biased. But this spring preload can only the thermally induced changes between this tandem set and the counter bearing. The changes axially and radially within the bearings of a tandem bearing assembly can however, do not affect such springs. This ultimately leads to different Loads of the bearings of a tandem set. In the worst case, even to an overload of the warehouse concerned and / or a loss of pretension axially outer bearing with corresponding slippage damage. Both causes lead among other things, a significant reduction in the service life the storage.

Vor diesem Hintergrund sind aus der DE 1 289 384 B und der DE 25 03 858 C3 einreihige Kegelrollenlager zum spannfutterfernen Lagern einer Spindelwelle einer Werkzeugmaschine bekannt Die Kegelrollenlager weisen jeweils einen Innenring und einen axial verlängerten Außenring auf, wobei der Außenring im Verlängerungsbereich axiale Bohrungen aufweist, in denen Schraubendruckfedern eingesetzt sind. Diese Federn stützen sich an einem Gehäuse ab und drücken den Außenring axial an die kegeligen Wälzkörper.Against this background are from the DE 1 289 384 B and the DE 25 03 858 C3 The tapered roller bearings each have an inner ring and an axially extended outer ring, wherein the outer ring in the extension region has axial bores in which helical compression springs are used. These springs are supported on a housing and press the outer ring axially to the tapered rolling elements.

Schließlich ist aus der DE 18 36 348 U1 eine Wälzlageranordnung mit zwei Schulterkugellagern zur Lagerung schnell laufender Spindeln, etwa von Schleifmaschinen bekannt, die einen gemeinsamen Innenring und zwei Außenringe aufweist. Die beiden Außenringe werden durch mehrere, gleichmäßig über den Umfang verteilte Druckfedern axial auseinander gedrückt, die in gemeinsamen ringförmigen Aufnahmen der beiden Außenringe sitzen.Finally, out of the DE 18 36 348 U1 a rolling bearing assembly with two shoulder ball bearings for the storage of fast-running spindles, known as grinding machines, which has a common inner ring and two outer rings. The two outer rings are pressed apart axially by a plurality of pressure springs distributed uniformly over the circumference, which are seated in common annular receptacles of the two outer rings.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Tandem-Lageranordnung, beispielsweise zur Lagerung der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine, vorzuschlagen, welche ohne Radialspiel oder sogar mit leichter Vorspannung montierbar sein soll, und mit der durch einfache und kostengünstige konstruktive Maßnahmen es möglich ist, sowohl temperaturbedingte Längendifferenzen einer solchen Hauptspindel oder anderen Welle gegenüber deren Festlagersitz als auch als temperaturbedingte Radialverspannungen innerhalb des Lagers auszugleichen. Zudem soll die Tandem-Lageranordnung als eine einbaufertige Einheit aufbaubar sein, die leicht montierbar ist und ohne aktuatorische Vorrichtungen auskommt.Of the Invention is based on the object, a tandem bearing assembly, for example, for supporting the main spindle of a machine tool, to propose, which without radial play or even with slight preload should be mountable, and with the simple and inexpensive constructive activities it possible is, both temperature-related differences in length such a main spindle or other shaft relative to their fixed seat as well as temperature induced radial stresses within the Balance the warehouse. In addition, the tandem bearing assembly as a ready to be assembled unit that is easy to assemble and without actuator devices.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die genannten thermischen Effekte auf die zu lagernde Welle und damit auf eine diesbezügliche Tandem-Lageranordnung dann in der Tandem-Lageranordnung kompensiert werden können, wenn eines der beiden Wälzlager in einer axialen Richtung an der zu lagernden Welle und in der anderen axialen Richtung an dem das Tandem-Lager aufnehmenden Maschinengehäuse direkt abgestützt ist. Der Außenring dieses Wälzlagers bildet mit seiner zum Anschlag verlängerten Innenmantelfläche einen Schiebesitz für den Außenring des anderen Wälzlagers, wobei letzterer Außenring über zumindest ein Federelement gegenüber dem Außenringanschlag axial verschiebbar angeordnet ist.The invention is based on the finding that the said thermal effects on the shaft to be supported and thus on a related tandem bearing assembly can then be compensated in the tandem bearing arrangement, if one of the two bearings in an axial direction on the shaft to be supported and in the other axial rich tion on the tandem bearing receiving machine housing is supported directly. The outer ring of this bearing forms with its stop surface extended inner lateral surface a sliding fit for the outer ring of the other bearing, the latter outer ring is arranged axially displaceable over at least one spring element relative to the outer ring stop.

Die Erfindung geht daher aus von einer Tandem-Lageranordnung, beispielsweise zur Lagerung der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine, mit zumindest zwei axial nebeneinander angeordneten Wälzlagern, mit jeweils einem Innenring und jeweils einem Außenring, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, wobei die beiden Innenringe in einer axialen Richtung sowie die beiden Außenringe in der entgegengesetzten axialen Richtung über zugeordnete Anschläge an einer Welle bzw. an einem feststehenden Bauteil fixiert sind.The The invention is therefore based on a tandem bearing arrangement, for example for supporting the main spindle of a machine tool, with at least two axially juxtaposed rolling bearings, each with a Inner ring and one outer ring each, arranged between which rolling elements are, with the two inner rings in an axial direction as well the two outer rings in the opposite axial direction via associated stops on a Are fixed shaft or on a fixed component.

Außerdem ist bei dieser Tandem-Lageranordnung vorgesehen, dass der Außenring des einen Wälzlagers zumindest mittelbar sowie ohne Zwischenlage des anderen Außenringes an einem axialen Anschlag anliegt und der Außenring des anderen Wälzlagers sich über wenigstens ein Federelement ebenfalls zumindest mittelbar an diesem Anschlag abstützt.Besides that is provided in this tandem bearing arrangement that the outer ring of a rolling bearing at least indirectly and without interposition of the other outer ring abuts against an axial stop and the outer ring of the other rolling bearing over at least one spring element also at least indirectly on this Stop supports.

Wie erwähnt führen betriebsbedingte axiale Temperaturunterschiede an der zu lagernden Welle und damit zwischen dem Innenring und dem Außenring eines jeden Wälzlagers einer Tandem-Lageranordnung aber auch axial zwischen den beiden Wälzlagern zu merklichen Änderungen der Lagervorspannung. Dies hat ohne weitere konstruktive Maßnahmen zur Folge, dass das axial dichter an der die Welle aufheizenden Wärmequelle sitzende Wälzlager einer Tandem-Lageranordnung höher beansprucht wird und/oder das gegenüberliegende äußere Wälzlager die gewünschte Vorspannung verliert, so dass in beiden Fällen eine gewünschte Gebrauchsdauer der Lageranordnung nicht erreicht wird.As mentioned to lead operational axial temperature differences at the to be stored Shaft and thus between the inner ring and the outer ring of each rolling bearing a tandem bearing assembly but also axially between the two roller bearings to noticeable changes the bearing preload. This has without further constructive measures As a result, the axially more dense heating of the shaft heat source sitting rolling bearings a tandem bearing assembly higher is claimed and / or the opposite outer rolling bearing the desired Preload loses, so that in both cases a desired service life of Bearing arrangement is not reached.

Durch den Aufbau einer Tandem-Lageranordnung gemäß der Erfindung wird eine temperaturbedingte Längsdehnung an dem zu lagernden Bauteil bzw. an der Welle und eine damit einhergehende Abnahme der axialen Vorspannung in der Wälzlageranordnung in den einzelnen Wälzlagern durch ein axiales Verschieben des federbelasteten Außenringes ausgeglichen. Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass die an den Innenringen der beiden Wälzlager angreifenden Kräfte durch jeden der beiden Außenringe getrennt an einer geeigneten Stelle in das feststehende Bauteil eingeleitet werden. Außerdem ist es wichtig, dass die Außenringe beider Wälzlager der Tandem-Lageranordnung ständig und direkt in Kontakt mit der feststehenden lastaufnehmenden Einrichtung, also etwa einem Maschinengehäuse sind.By the structure of a tandem bearing assembly according to the invention is a temperature-related elongation on the component to be stored or on the shaft and a concomitant decrease the axial bias in the rolling bearing assembly in the individual rolling bearings by an axial displacement of the spring-loaded outer ring balanced. Of particular importance is that the to the Inner rings of the two rolling bearings attacking forces through each of the two outer rings separated at a suitable location in the fixed component be initiated. Besides that is it is important that the outer rings both bearings of the Tandem bearing assembly constantly and directly in contact with the fixed load-bearing device, So are about a machine housing.

Unter dem Begriff des direkten Kontaktes wird verstanden, dass keiner der beiden Außenringe der Wälzlager der Tandem-Lageranordnung nur mittelbar über den Außenring des anderen Wälzlagers an der lastaufnehmenden Ein richtung abgestützt ist. Ein in diesem Sinne direkter Kontakt des Außenringes eines Wälzlagers mit der lastaufnehmenden Einrichtung liegt demnach auch dann vor, wenn axial zwischen diesem Außenring und einer axialen Anschlagfläche beispielsweise eines Maschinengehäuses Federelemente und/oder ein noch weiter unten zu erläuternder Gegenring angeordnet ist.Under The concept of direct contact is understood to mean that none the two outer rings of roller bearing the tandem bearing assembly only indirectly via the outer ring of the other bearing the load-bearing A direction is supported. A in this sense direct contact of the outer ring a rolling bearing with the load-bearing device is therefore also if axially between this outer ring and an axial stop surface For example, a machine housing spring elements and / or to be explained later Counter ring is arranged.

Gemäß einer konstruktiven Weiterbildung dieses Bauprinzips ist vorgesehen, dass der Außenring desjenigen Wälzlagers direkt an einem Anschlag anliegt, dessen Innenring sich in die entgegengesetzte axiale Richtung unmittelbar an dem anderen axialen Anschlag abstützt. Nach dieser Ausführungsform ist daher eines der beiden Wälzlager axial direkt an zugeordneten Anschlägen an der Welle und eines lastaufnehmenden Bauteils, wie etwa ein Maschinengehäuse, abgestützt. Das andere Wälzlager der Tandem-Lageranordnung hat mit diesen beiden Axialanschlägen nur mittelbar über das genannten zumindest eine Federelement bzw. in entgegengesetzter Richtung über den Innenring des erstgenannten Wälzlagers Kontakt.According to one constructive development of this construction principle is provided that the outer ring of that rolling bearing directly abuts a stop, the inner ring is in the opposite axial direction is supported directly on the other axial stop. To this embodiment is therefore one of the two rolling bearings axially directly to associated stops on the shaft and a load-bearing Component, such as a machine housing, supported. The other rolling bearing The tandem bearing assembly only has with these two axial stops indirectly via said at least one spring element or in the opposite direction over the Inner ring of the first bearing Contact.

Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass nur zwischen den Innenringen der beiden Wälzlager ein Distanzring angeordnet ist, so dass zwischen den benachbarten Außenringen der beiden Wälzlager der Tandem-Lageranordnung ein solcher Distanzring fehlt. Dadurch ist gewährleistet, dass sich der Außenring des einen Wälzlagers gegenüber dem Außenring des anderen Wälzlagers axial verschieben kann.A another embodiment provides that only between the inner rings the two rolling bearings Spacer ring is arranged so that between the adjacent outer rings the two rolling bearings the tandem bearing assembly such a spacer is missing. Thereby is guaranteed that the outer ring of a rolling bearing across from the outer ring of the other rolling bearing can move axially.

In diesem Zusammenhang sieht die Erfindung vor, dass der direkt an seinem Anschlag anliegende Außenring des einen Wälzlagers in Richtung zu seinem Anschlag einen axialen Fortsatz aufweist, welcher den Außenring des anderen Wälzlagers axial übergreift. Dieser axiale Fortsatz am Außenring ist bevorzugt hohlzylindrisch oder durch mehrere axiale Stege gebildet.In In this context, the invention provides that the directly to its outer ring adjacent to its stop of a rolling bearing has an axial extension in the direction of its stop, which the outer ring of the other rolling bearing axially overlaps. This axial extension on the outer ring is preferably hollow cylindrical or formed by a plurality of axial webs.

Um die Tandem-Lageranordnung als kompakte und nach einer Vormontage auf der zu lagernden Welle bzw. an einem feststehenden Bauteil bzw. in dem Maschinengehäuse montierbare Einheit auszubilden, ist vorgesehen, dass der Fortsatz am Außenring an einem Gegenring anliegt oder mit diesem verbunden ist, welcher mit seiner gegenüberliegenden Stirnseite an dem gehäuseseitigen Anschlag für die Außenringe anliegt bzw. zur Anlage gebracht wird.Around the tandem bearing arrangement as a compact and after a pre-assembly on the shaft to be supported or on a stationary component or in the machine housing form mountable unit, it is provided that the extension on the outer ring abuts against a mating ring or is connected to this, which with his opposite Front side on the housing side Stop for the outer rings is applied or brought to the plant.

Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass der Gegenring und der Außenring am axialen Ende seines Fortsatzes mittels eines Gewindes, mittels eines Clips-Verschlusses oder mittels eines Bajonettverschlusses miteinander verbunden sind. Der Gegenring kann zusätzlich die Funktion eines Deckels zur seitlichen Abdichtung der Tandem-Lageranordnung erfüllen. Demnach sind die beiden Wälzlager, das zumindest eine Federelement und der Gegenring Bestandteile einer vormontierbaren Einheit, bei der das zumindest eine Federelement eine Druckkraft auf den fortsatzlosen Außenring des einen Wälzlagers ausübt.Prefers is provided in this connection that the counter ring and the outer ring at the axial end of its extension by means of a thread, by means of a clip closure or by means of a bayonet closure connected to each other. The counter ring can additionally the Function of a cover for lateral sealing of the tandem bearing assembly fulfill. Accordingly, the two rolling bearings, the at least one spring element and the counter ring components of a preassembled unit, wherein the at least one spring element a Compressive force on the continuous outer ring of a rolling bearing exercises.

Ein weiteres wichtiges Gestaltungsmerkmal der erfindungsgemäßen Tandem-Lageranordnung ist dadurch gegeben, dass die radiale Innenmantelfläche des Fortsatzes des einen Außenringes als axialer Schiebesitz für die radiale Außenmantelfläche des fortsatzlosen Außenringes des anderen Wälzlagers ausgebildet ist. Dies ermöglicht es dem fortsatzlosen Außenring, bei einer temperaturbedingten Längenänderung der zu lagernden Welle diese durch eine federkraftunterstützte Axialbewegung an der Schiebesitzfläche zu kompensieren, wodurch unzulässige Lagerspannungen vermieden werden.One Another important design feature of the tandem bearing assembly according to the invention is given by the fact that the radial inner surface of the Extension of the one outer ring as axial sliding seat for the radial outer circumferential surface of the non-locating outer ring formed of the other bearing is. this makes possible it the unrestricted outer ring, at a temperature-related change in length the shaft to be stored this by a spring-assisted axial movement on the sliding seat surface compensate, causing impermissible storage voltages be avoided.

Hinsichtlich des zumindest einen Federelements ist bevorzugt vorgesehen, dass dieses eine Federsteifigkeit aufweist, die zumindest doppelt so hoch ist wie die mittlere axiale Betriebssteifigkeit eines der beiden Wälzlager. Als Federelement kann ein Wellring, eine Tellerfeder oder zumindest drei um fangsverteilt angeordnete separate Druckfedern, vorzugsweise Schraubendruckfedern, vorgesehen sein. Bei einem Betrieb der Tandem-Lageranordnung unter weniger hohen Maximaltemperaturen kann auch ein elastisches Federelement aus einem Kunststoff zum Einsatz gelangen.Regarding the at least one spring element is preferably provided that this has a spring stiffness that is at least twice as high is like the mean axial stiffness of one of the two Roller bearing. As a spring element, a corrugated ring, a plate spring or at least three circumferentially spaced separate compression springs, preferably Helical compression springs, be provided. When operating the tandem bearing assembly under Less high maximum temperatures can also be an elastic spring element come from a plastic used.

Zur besonders wirkungsvollen Arbeitsweise der Tandem-Lageranordnung ist vorgesehen, dass das Wälzlager mit dem fortsatzlosen Außenring dichter an einer auf das zu lagernde Bauteil bzw. die zu lagernde Welle einwirkende Wärmequelle angeordnet ist als das andere Wälzlager.to particularly effective operation of the tandem bearing assembly is provided that the rolling bearing with the continuous outer ring closer to a component to be stored or to be stored Wave acting heat source is arranged as the other rolling bearing.

Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist der Außenring mit dem Fortsatz des wärmequellefernen Wälzlagers an einem Maschinengehäuse oder an einem anderen feststehenden Bauteil fixierbar.According to one Another design feature is the outer ring with the extension of the heat source distant roller bearing on a machine housing or fixable to another fixed component.

Schließlich ist bei einer bevorzugten Tandem-Lageranordnung gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die beiden Wälzlager als Schrägkugellager ausgebildet sind, bei denen jeweils die Axialkräfte aufnehmenden Schultern der Außenringe in Richtung zu derjenigen Wärmequelle weisen, die auf die zu lagernde Welle einwirkt.Finally is provided in a preferred tandem bearing assembly according to the invention, that the two rolling bearings designed as angular contact ball bearings are where each of the axial forces receiving shoulders the outer rings towards the heat source point, which acts on the shaft to be stored.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigtThe The invention will be described below with reference to the accompanying drawings some embodiments explained in more detail. In this shows

1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Tandem-Lageranordnung mit zwei Schrägkugellagern, 1 1 is a schematic sectional view of a tandem bearing assembly according to the invention with two angular contact ball bearings;

2 eine Variante der Tandem-Lageranordnung gemäß 1, 2 a variant of the tandem bearing assembly according to 1 .

3 eine Ausschnittsvergrößerung aus 2, 3 an excerpt from 2 .

4 eine Tandem-Lageranordnung gemäß dem Stand der Technik, und 4 a tandem bearing assembly according to the prior art, and

5 ein Kugellager gemäß der DE 10 2004 048 720 A1 . 5 a ball bearing according to the DE 10 2004 048 720 A1 ,

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings

Wie 4 verdeutlicht, besteht eine bekannte Tandem-Lageranordnung 60 im Wesentlichen zwei einzelnen Schrägkugellagern 63 und 64, deren Innenringe 65, 67 auf einer Welle 61 kraft- und formschlüssig aufgeschoben sind, und deren Außenringe 66, 68 kraft- und formschlüssig in einem Maschinengehäuse 62 sitzen. Zwischen den jeweiligen Innenringen und Außenringe sind als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 71, 72 angeordnet, die in zugeordneten Bahnen der Lagerringe abrollen können. Die beiden Schrägkugellager 63, 64 sind axial durch zwei Distanzringe 69, 70 voneinander beabstandet und die Axialkräfte aufnehmenden Schultern der Außenringe 66, 68 weisen in die gleich Richtung; in 4 nach rechts.As 4 illustrates, there is a known tandem bearing assembly 60 essentially two single angular contact ball bearings 63 and 64 , their inner rings 65 . 67 on a wave 61 are pushed positively and positively, and their outer rings 66 . 68 positive and positive fit in a machine housing 62 to sit. Between the respective inner rings and outer rings are formed as balls rolling elements 71 . 72 arranged, which can roll in associated tracks of the bearing rings. The two angular contact ball bearings 63 . 64 are axially by two spacer rings 69 . 70 spaced apart and the axial forces receiving shoulders of the outer rings 66 . 68 point in the same direction; in 4 to the right.

Der Innenring 65 des in der 4 linken Wälzlagers 63 liegt formschlüssig an einem Anschlag 73 auf der Welle 61 an, gegen den sich auch der Innenring 67 des rechten Wälzlagers 64 über den radial inneren Distanzring 69 und den anderen Innenring 65 abstützt. Axial gegenüberliegend liegt der Außenring 68 des rechten Wälzlagers 64 an einem an dem Maschinengehäuse 62 ausgebildeten Anschlag 74 formschlüssig an, gegen den sich auch der Außenring 66 des linken Wälzlagers 63 über den radial äußeren Distanzring 70 und den anderen Außenring 68 abstützt.The inner ring 65 in the 4 left rolling bearing 63 lies positively against a stop 73 on the wave 61 against, against which also the inner ring 67 of the right rolling bearing 64 over the radially inner spacer ring 69 and the other inner ring 65 supported. Axially opposite is the outer ring 68 of the right rolling bearing 64 at one on the machine housing 62 trained stop 74 positively, against which also the outer ring 66 of the left rolling bearing 63 over the radially outer spacer ring 70 and the other outer ring 68 supported.

Abweichend davon zeigen die 1 und 2 zwei gemäß der Erfindung ausgebildete Tandem-Lageranordnungen 40 bzw. 40'. Diese beiden Tandem-Lageranordnungen 40 bzw. 40' unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Ausbildung des axialen Endes des Außenringes des jeweils linken Wälzlagers 42 und eines zugeordneten Gegenringes 53. Die beiden Tan dem-Lageranordnungen 40, 40' sind aus zwei Radialschrägkugellagern 42, 43 aufgebaut und dienen zur Lagerung einer Werkzeugmaschinenspindel 41 in einem Maschinengehäuse 55. Es ist aber auch möglich, eine solche Tandem-Lageranordnung mit zwei Kegelrollenlagern aufzubauen. Eine auf die Werkzeugmaschinenspindel 41 wirkende Wärmequelle, etwa ein die Spindel 41 antreibender Elektromotor, ist rechts außerhalb des Gesichtsfeldes der 1 und 2 angeordnet.Deviating from the show 1 and 2 two trained according to the invention tandem bearing assemblies 40 respectively. 40 ' , These two tandem bearing arrangements 40 respectively. 40 ' differ essentially by the formation of the axial end of the outer ring of the respective left rolling bearing 42 and an associated mating ring 53 , The two tan dem Lageranordnungen 40 . 40 ' are made of two radial angular contact ball bearings 42 . 43 constructed and used for storage of a machine tool spindle 41 in a machine housing 55 , But it is also possible to build such a tandem bearing assembly with two tapered roller bearings. One on the machine tool spindle 41 acting heat source, such as the spindle 41 driving electric motor, is right out of the field of vision of the 1 and 2 arranged.

Die beiden Radialschrägkugellager 42, 43 der Tandem-Lageranordnung 40, 40' weisen jeweils einen Innenring 44, 45 und jeweils einem Außenring 46, 47 auf, zwischen denen zugeordnete Wälzkörper 56, 57 angeordnet sind. Der Innenring 44 des wärmequellefernen Wälzlagers 42 ist axial gegen einen Anschlag 48 auf der Welle 41 festgelegt, an den sich auch der Innenring 45 des wärmequellenahen Wälzlagers 43 über einen Distanzring 51 und den anderen Innenring 44 abstützt.The two radial angular contact ball bearings 42 . 43 the tandem bearing assembly 40 . 40 ' each have an inner ring 44 . 45 and one outer ring each 46 . 47 on, between which associated rolling elements 56 . 57 are arranged. The inner ring 44 the heat source remote rolling bearing 42 is axially against a stop 48 on the wave 41 determined, to which also the inner ring 45 the heat source near rolling bearing 43 via a spacer ring 51 and the other inner ring 44 supported.

Der Außenring 46 des wärmequellefernen Wälzlagers 42 sitzt mit seiner Außenmantelfläche in einem Lagersitz des Maschinengehäuses 55. An diesem Außenring 46 ist ein axialer Fortsatz 52 ausgebildet, dessen Stirnseite an dem bereits kurz erwähnten Gegenring 53 formschlüssig anliegt. Der Gegenring 53 selbst stützt sich mit seiner gegenüberliegenden Stirnseite an einem axialen Anschlag 49 des Maschinengehäuses 55 ab, der als Gehäuseschulter ausgebildet ist. Durch diesen Aufbau ist das wärmequelleferne Wälzlager 42 axial in beide Richtungen weitgehend festgeklemmt.The outer ring 46 the heat source remote rolling bearing 42 sits with its outer circumferential surface in a bearing seat of the machine housing 55 , At this outer ring 46 is an axial extension 52 formed, whose end face on the already briefly mentioned counter ring 53 positive fit. The mating ring 53 itself is supported by its opposite end on an axial stop 49 of the machine housing 55 from, which is designed as a housing shoulder. By this structure is the heat source remote rolling bearing 42 axially largely clamped in both directions.

Das wärmequellenahe, rechte Wälzlager 43 weist einen fortsatzlosen Außenring 47 auf, der radial unterhalb des axialen Fortsatzes 52 des anderen Außenringes 46 angeordnet ist. Dabei sind die Außenmantelfläche des warmequellenahen Wälzlagers 43 und die Innenmantelfläche des Fortsatzes 52 derart ausgebildet, dass der Fortsatz 52 für den Außenring 47 einen axialen Schiebesitz bildet.The heat source close, right rolling bearing 43 has a continuous outer ring 47 on, the radially below the axial extension 52 of the other outer ring 46 is arranged. Here are the outer circumferential surface of the heat source near rolling bearing 43 and the inner circumferential surface of the extension 52 formed such that the extension 52 for the outer ring 47 forms an axial sliding seat.

Dadurch ist der Außenring 47 des wärmequellenahen, rechten Wälzlagers 43 axialverschiebbar, so dass wärmebedingte Längenänderungen der Welle 41 kompensierbar sind.This is the outer ring 47 the heat source, right rolling bearing 43 axially displaceable, so that heat-related changes in length of the shaft 41 can be compensated.

Um sicher zu gewährleisten, dass der fortsatzlose Außenring 47 bei einer temperaturbedingten Längenänderung der Welle 41 seine optimale Position gegenüber dem zugeordneten Innenring 45 nicht verlässt, wirken mehrere Federelemente 50 axial auf denselben. Diese Federelemente 50 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Schraubendruckfedern ausgebildet, die sich mit ihrem einen Ende an der zur Wärmequelle weisenden rechten Stirnseite des fortsatzlosen Außenringes 47 abstützen und mit ihrem anderen freien Ende an einem Radialabschnitt des Gegenringes 53 anliegen.To ensure that the continuous outer ring 47 at a temperature-induced change in length of the shaft 41 its optimal position relative to the associated inner ring 45 does not leave, act several spring elements 50 axially on the same. These spring elements 50 are formed in this embodiment as a helical compression springs, which are with one end to the heat source facing the right end of the non-continuous outer ring 47 support and with its other free end to a radial portion of the mating ring 53 issue.

Die 2 und 3 verdeutlichen, dass die Tandem-Lageranordnung 40' als vormontierbare Baueinheit realisierbar ist, welche die beiden Wälzlager 42 und 43, den Distanzring 51, die Federmittel 50 und den Gegenring 53 umfasst. Diese Baueinheit ist nach deren Vormontage vergleichsweise einfach auf die Welle 41 aufschiebbar (2). Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Fortsatz 52 des wärmequellefernen Außenringes 46 an seinem freien Ende ein Verschlussmittel 54, hier ein Bestandteil eines Bajonett-Verschlusses, aufweist, in welches ein diesbezügliches Gegenstück am Gegenring 53 eingreift.The 2 and 3 clarify that the tandem bearing assembly 40 ' can be realized as a preassembled unit, which the two rolling bearings 42 and 43 , the spacer ring 51 , the spring remedies 50 and the mating ring 53 includes. This unit is relatively easy on the shaft after their pre-assembly 41 deferrable ( 2 ). For this purpose, the invention provides that the extension 52 of the heat source remote outer ring 46 at its free end a closure means 54 , Here a part of a bayonet closure, has, in which a related counterpart on the mating ring 53 intervenes.

11: Kugellagerball-bearing
22: Innerer Lagerringinner bearing ring
33: Kugellaufbahn von 2 Ball track of 2
44: Erster äußerer LagerringFirst outer bearing ring
55: Zweiter äußerer LagerringSecond outer bearing ring
66: Kugellaufbahn von 4 Ball track of 4
77: Kugellaufbahn von 5 Ball track of 5
88th: Lagerkugelnbearing balls
99: Schiebehülsesliding sleeve
1010: Hauptspindelmain spindle
1313: Innenmantelfläche von 9 Inner lateral surface of 9
1414: Außenmantelfläche von 9 Outer jacket surface of 9
1515: LoslagersitzLoslagersitz
1616: Gehäusecasing
1717: Beschichtung von 13 Coating of 13
1818: Beschichtung von 14 Coating of 14
1919: Laufbahnseitige Stirnfläche von 5 Raceway-side face of 5
2020: Laufbahnseitige Stirnfläche von 4 Raceway-side face of 4
2121: FederdruckringSpring pressure ring
2222: Umfangsflächeperipheral surface
2323: Äußere Seitenfläche von 21 Outer side surface of 21
2424: Sprengringsnap ring
2525: Seitenfläche von 21 Side surface of 21
2626: Grundbohrungen in 21 Ground holes in 21
2727: DruckschraubenfedernCompression coil springs
2828: Druckringpressure ring
2929: Seitenfläche von 28 Side surface of 28
3030: Grundbohrungen in 29 Ground holes in 29
4040: Tandem-LageranordnungTandem bearing arrangement
40'40 ': Tandem-LageranordnungTandem bearing arrangement
4141: Werkzeugmaschinenspindel, WelleMachine tool spindle, wave
4242: Wälzlager, SchrägkugellagerRoller bearing, Angular contact ball bearings
4343: Wälzlager, SchrägkugellagerRoller bearing, Angular contact ball bearings
4444: Innenringinner ring
4545: Innenringinner ring
4646: Außenringouter ring
4747: Außenringouter ring
4848: Anschlag auf der Welleattack on the wave
4949: Anschlag am Gehäuseattack on the housing
5050: Federelementspring element
5151: Distanzringspacer
5252: Fortsatz des Außenrings 46 Extension of the outer ring 46
5353: Gegenringcounter ring
5454: Verschlussmittelclosure means
5555: Gehäuse, Maschinengehäuse, feststehendes BauteilHousing, machine housing, fixed component
5656: Kugel, WälzkörperBullet, rolling elements
5757: Kugel, WälzkörperBullet, rolling elements
6060: Tandem-Lageranordnung (Stand der Technik)Tandem bearing arrangement (State of the art)
6161: Wellewave
6262: Gehäusecasing
6363: Wälzlagerroller bearing
6464: Wälzlagerroller bearing
6565: Innenringinner ring
6666: Außenringouter ring
6767: Innenringinner ring
6868: Außenringouter ring
6969: Distanzringspacer
7070: Distanzringspacer
7171: Wälzkörper, KugelRolling element, ball
7272: Wälzkörper, KugelRolling element, ball
7373: Anschlag auf Welle 61 Stop on shaft 61
7474: Anschlag am Gehäuse 62 Stop on the housing 62

Claims

Tandem bearing assembly ( 40 . 40 ' ), for example for storage of the main spindle ( 41 ) of a machine tool, with at least two axially juxtaposed rolling bearings ( 42 . 43 ), each with an inner ring ( 44 . 45 ) and in each case an outer ring ( 46 . 47 ) between which rolling elements ( 56 . 57 ) are arranged, wherein the two inner rings ( 44 . 45 ) in an axial direction and the two outer rings ( 46 . 47 ) in the opposite axial direction via associated stops ( 48 . 49 ) on a shaft ( 41 ) or on a stationary component ( 55 ) are fixed, characterized in that the outer ring ( 46 ) of a rolling bearing ( 42 ) at least indirectly and without interposition of the other outer ring ( 47 ) at an axial stop ( 49 ) and that the outer ring ( 47 ) of the other rolling bearing ( 43 ) via at least one spring element ( 50 ) also at least indirectly to this attack ( 49 ) is supported.

Tandem bearing arrangement according to claim 1, characterized in that the outer ring ( 46 ) of that rolling bearing ( 42 ) at least indirectly to the attack ( 49 ) is applied, the inner ring ( 44 ) in the opposite axial direction directly on the other axial stop ( 48 ) is supported.

Tandem bearing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that only between the inner rings ( 44 . 45 ) of the two rolling bearings ( 42 . 43 ) a spacer ring ( 51 ) is arranged.

Tandem bearing assembly according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the at least indirectly on the stop ( 49 ) adjoining outer ring ( 46 ) of a rolling bearing ( 42 ) towards his stop ( 49 ) an axial extension ( 52 ), the outer ring ( 47 ) of the other rolling bearing ( 43 ) overlaps axially.

Tandem bearing assembly according to claim 4, characterized in that the extension ( 52 ) on the outer ring ( 46 ) is formed as a hollow cylinder or by a plurality of axial webs.

Tandem bearing assembly according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the radial inner circumferential surface of the extension ( 52 ) of the one outer ring ( 46 ) as an axial sliding fit for the radial outer circumferential surface of the outer race (7) 47 ) is trained.

Tandem bearing assembly according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the extension ( 52 ) on the outer ring ( 46 ) on a counter ring ( 53 ) is present or connected to this, which with its opposite end face on the stop ( 49 ) for the outer rings ( 46 . 47 ) is present.

Tandem bearing arrangement according to claim 7, characterized in that the counter-ring ( 53 ) and the outer ring ( 46 ) at the axial end of its extension ( 52 ) by means of a thread, by means of a clip closure or by means of a bayonet closure ( 54 ) are interconnected.

Tandem bearing arrangement according to claim 8, characterized in that the two rolling bearings ( 42 . 43 ), the spacer ring ( 51 ), the at least one spring element ( 50 ) and the counter ring ( 53 ) are formed as a preassembled unit.

Tandem bearing assembly according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the at least one spring element ( 50 ) has a spring stiffness which is at least twice as high as the average axial operating rigidity of one of the two rolling bearings ( 42 . 43 ).

Tandem bearing arrangement according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the rolling bearing ( 43 ) with the continuous outer ring ( 47 ) closer to a shaft to be stored ( 41 ) acting heat source is arranged as the other rolling bearing ( 42 ).

Tandem bearing assembly according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the two rolling bearings ( 42 . 43 ) are designed as angular contact ball bearings in which the axial forces receiving shoulders of the two outer rings ( 46 . 47 ) in the direction of the heat source which is on the shaft to be stored ( 41 ) acts.