DE102007023244A1

DE102007023244A1 - Rundtischlager

Info

Publication number: DE102007023244A1
Application number: DE102007023244A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bertelshofer; Richard Negele; Christian SCHÄFER
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-20
Also published as: WO2008141967A1

Abstract

Ein Rundtischlager (4) mit einem Radial-Axial-Wälzlager (5) zur Lagerung eines ersten Laufringteils (9) relativ zu einem zweiten Laufringteil (10) weist einen dem Radial-Axial-Lager (5) geschalteten Squeeze-Film-Dämpfer (6) mit einem Spalt (11) variabler Breite auf.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Rundtischlager, welches ein Radial-Axial-Wälzlger sowie einen Squeeze-Film-Dämpfer aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Ein Rundtischlager der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 101 51 263 A1 bekannt. Dieses Rundtischlager weist zwischen einander zugewandten Stirnseiten von Wälzkörperkäfigen und Gegenlaufringteilen jeweils einen Spalt auf, der mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist. Damit sind die Wälzkörperkäfige zugleich Teile der den Squeeze-Effekt nutzenden Dämpfungseinrichtung. Die Käfigstärke entspricht hierbei annähernd dem Durchmesser der als Wälzkörper verwendeten Rollen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Rundtischlager mit Squeeze-Film-Dämpfer gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich der Dämpfungseigenschaften zu verbessern, ohne Einbußen bei der Steifigkeit in Kauf zu nehmen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Rundtischlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Rundtischlager mit einem Radial-Axial-Wälzlager zur Lagerung eines ersten Laufringteils relativ zu einem zweiten Laufringteil weist einen dem Radial-Axial-Lager parallel geschalteten Squeeze-Film-Dämpfer auf, dessen Spaltbreite variabel ist. Die Parallelschaltung von Dämpfungssystem und Lagerung stellt sicher, dass kein Steifigkeitsverlust durch die Dämpfung entsteht. Die Veränderung der Spaltbreite des Squeeze-Film-Dämpfers ist auf mechanische, elektrische, elektro-mechanische, fluidtechnische, piezoelektrische oder kombinierte Weise möglich und gestattet in jedem Falle eine optimale Anpassung der Eigenschaften des Dämpfers an die Betriebsbedingungen des Rundtischlagers. Insbesondere ist das mit einem einstellbaren Squeeze-Film-Dämpfer ausgestatte Rundtischlager in einem sehr weiten Drehzahlbereich nutzbar.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein fluidbetätigter, insbesondere hydraulischer Aktor des Squeeze-Film-Dämpfers im ersten Laufringteil geführt und wirkt mit einem ebenfalls im ersten Laufringteil geführten, den Spalt des Squeeze-Film-Dämpfers unmittelbar begrenzenden Stellelement zusammen. Dieses Stellelement ist mittels mehrerer mit dem ersten Laufringteil zusammenwirkender Führungselemente in fester Winkposition und zugleich radial unverschiebbar relativ zum ersten Laufringteil gelagert.
Unabhängig von der konstruktiven Gestaltung des Stellelements sowie des Aktors, welche auch zu einem einzigen Funktionselement zusammengefasst sein können, liegt das Intervall, in welchem die Spaltbreite des Squeeze-Film-Dämpfers variierbar ist, vorzugsweise zwischen 20 μm und 10 mm. Die den Dämpfungsspalt des Squeeze-Film-Dämpfers begrenzenden Flächen sind vorzugsweise in einer zur Achse des Rundtischlagers normalen Ebene angeordnet. In beiden radialen Richtungen ist der insgesamt im Wesentlichen ringförmige Dämpfungsspalt durch jeweils eine Dichtung abdichtbar. Im Fall nur geringfügiger Stellwege des Squeeze-Film-Dämpfers ist die Nachgiebigkeit der Dichtungen ausreichend, um bei jeder Einstellung des Dämpfungsspaltes eine ausreichende Dichtwirkung sicherzustellen. Bei größeren Stellwegen sind auch nachführbare Dichtvorrichtung, beispielsweise mit einem Faltenbalg, verwendbar.
Der Dämpfungsspalt des Squeeze-Film-Dämpfers hat nicht notwendigerweise einen rechteckigen Querschnitt. Vielmehr kommen auch V-förmige, U-förmige sowie beliebig gekrümmte Querschnittsformen in Betracht. Mit einer solchen nicht geraden Querschnittsform ist eine Dämpfungswirkung gleichzeitig in radialer oder in axialer Richtung erzielbar.
Der Squeeze-Film-Dämpfer arbeitet im einfachsten Fall mit einem Öl als Dämpfungsfluid. Verwendbar sind als Dämpfungsfluide auch elektro- oder magnetoreologische Flüssigkeiten. Diese Flüssigkeiten ermöglichen eine Variation der Dämpfungseigenschaften in einem Rahmen, welcher über den durch die Verstellmöglichkeit des Dämpfungsspaltes gegebenen Rahmen noch weit hinausgeht. Unabhängig von der Art des Dämpfungsfluids kann dieses dem Dämpfungsspalt beispielsweise durch eine interne, in das Rundtischlager integrierte Pumpe, durch eine externe Pumpe oder durch Schwerkraft zugeführt werden. Um unterschiedliche, von der Dämpfungsspaltbreite abhängige Füllmengen des Squeeze-Film-Dämpfers auszugleichen, kann ein interner Ausgleichsbehälter für das Dämpfungsfluid vorgesehen sein. Der Austausch der Befüllung des Dämpfungsspaltes mit Dämpfungsfluid kann beispielsweise in Abhängigkeit von automatisch gemessenen Eigenschaften des Dämpfungsfluids oder zeitgetaktet erfolgen. Um Überlastungen des Squeeze-Film-Dämpfers einschließlich der Fluidversorgung zuverlässig zu vermeiden, kann mindestens ein Überdruck-Rückschlagventil in die Dämpfungsvorrichtung, beispielsweise in eine Leitung zwischen dem Dämpfungsspalt und einem Ausgleichsbehälter, integriert werden. Von besonderem Vorteil ist die Möglichkeit, die Breite des Spaltes des Squeeze-Film-Dämpfers automatisch zu regeln. Beispielsweise wird der Dämpfungsspalt automatisch verengt, sobald beginnende Ratterschwingungen des Rundtisches detektiert werden. Umgekehrt kann eine automatische Aufweitung des Dämpfungsspaltes vorgesehen sein, wenn die Reibung im Rundtischlager und/oder die Temperatur des Dämpfungsfluids zu stark ansteigt.
Der der Verstellung des Dämpfungsspaltes dienende Aktor des Squeeze-Film-Dämpfers ist in bevorzugter Ausgestaltung in oder an einem Dämpfergrundbauteil angeordnet, welches zusammen mit dem die Wälzkörper, insbesondere Zylinderrollen, des Radial-Axial-Wälzlagers kontaktierenden ersten Laufringteil an einem Rundtischbasisteil befestigt ist. Vorzugsweise liegt das erste Laufringteil unmittelbar am ebenfalls ringförmigen Dämpfergrundbauteil an, wobei sich dieses radial außerhalb des Radial-Axial-Wälzlagers befindet. Die genannten Bauteile der Lagervorrichtung einerseits und der Dämpfungsvorrichtung andererseits, d. h. das erste Laufringteil und das Dämpfergrundbauteil, liegen in einer insbesondere hinsichtlich der Montagefreundlichkeit sowie der erreichbaren Präzision besonders vorteilhaften Ausgestaltung auf einer einzigen, planen Oberfläche des Rundtischbasisteils auf. Das Dämpfergrundbauteil und das erste Laufringteil sind auf einfache Weise mit Schrauben, welche beide genannten Teile durchdringen, am Rundtischbasisteil befestigbar. In Platz sparender Anordnung nehmen der Squeeze-Film-Dämpfer und das Radial-Axial-Wälzlager bevorzugt denselben axialen Bauraum ein.
Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass mit einer Werkzeugmaschine, welche mit einem Rundtischlager mit verstellbarem Squeeze-Film-Dämpfungsspalt ausgerüstet ist, eine von der Drehzahl des Rundtisches weitgehend unabhängige Bearbeitungsqualität erzielbar ist, wobei Ratterschwingungen praktisch vollständig eliminiert werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 im Querschnitt einen Rundtisch, welcher ein Rundtischlager mit einem Radial-Axial-Wälzlager und einem Squeeze-Film-Dämpfer aufweist,
2 einen Ausschnitt des Rundtischlagers nach 1,
3 ausschnittsweise den Squeeze-Film-Dämpfer des Rundtischlagers nach 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die 1 bis 3 zeigen jeweils in vereinfachter Darstellung einen Rundtisch 1 einer nicht weiter dargestellten, insbesondere zum Bohren, Drehen und Fräsen geeigneten Werkzeugmaschine mit einem Rundtischbasisteil 2 und einer auf diesem drehbar gelagerten Drehplatte 3. Zur reibungsarmen, steifen und zugleich gedämpften Lagerung der Drehplatte 3 ist ein Rundtischlager 4 vorgesehen, welches ein Radial-Axial-Wälzlager 5 und einen Squeeze-Film-Dämpfer 6 umfasst. Das Radial-Axial-Wälzlager 5 ist als Zylinderrollenlager ausgebildet und umfasst zwei Reihen der Axiallagerung dienender Wälzkörper 7 sowie eine Reihe der Radiallagerung dienender Wälzkörper B. Das Radial-Axial-Wälzlager 5 ist kompatibel mit so genannten YRT-Lagern, die beispielsweise aus dem Katalog „Wälzlager" der Schaeffler KG, Januar 2006, Seite 989 bis 1009, bekannt sind. Die Wälzkörper 7, 8, nämlich Zylinderrollen, rollen an der Oberfläche eines ersten Laufringteils 9 ab und kontaktieren zugleich ein zweites, zweiteilig aufgebautes, das erste Laufringteil 9 U-förmig umgreifendes Laufringteil 10, wobei das erste Laufringteil 9 fest mit dem Rundtischbasisteil 2 und das zweite Laufringteil 10 fest mit der Drehplatte 3 verbunden ist. Letztgenanntes Laufringteil 10 wird auch als Gegenlaufringteil bezeichnet.
Der Squeeze-Film-Dämpfer 6 ist hinsichtlich seiner Wirkung dem Radial-Axial-Wälzlager 5 parallel geschaltet und weist einen mit einem Fluid, insbesondere Öl, gefüllten Spalt 11 auf. Um die Dämpfungswirkung des Squeeze-Film-Dämpfers 6 verändern zu können, ist die Breite des Spalts 11 variabel.
Ein das Radial-Axial-Wälzlager 5 ringförmig umgebendes Dämpfergrundbauteil 12 des Squeeze-Film-Dämpfers 6 ist an einer planen, zur Rundtischachse A normalen Oberfläche 13 des Rundtischbasisteils 2 befestigt. Auf der der Oberfläche 13 gegenüberliegenden, d. h. dem Dämpfungsspalt 11 zugewandten Seite des Dämpfergrundbauteils 12 ist in dieses ein Aktor 14 eingebaut, der auf ein Stellelement 15 wirkt, welches eine den Dämpfungsspalt 11 begrenzende Oberfläche 16 aufweist. Ein durch eine Aussparung im Dämpfergrundbauteil 12 gebildeter Arbeitsraum 17 des Aktors 14 ist mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, die mit dem im Spalt 11 enthaltenen Dämpfungsfluid identisch sein kann. Das Stellelement 15 ist relativ zum ersten Laufringteil 9 ausschließlich in axialer Richtung beweglich und weist zu diesem Zweck einstückig an ein eine Wandung des Dämpfungsspalts 11 bildendes, entsprechend dem Dämpfergrundbauteil 12 ringförmiges oder ringsegmentförmiges, einen rechteckigen Querschnitt aufweisendes Stellteil 18 angeformte Führungszapfen 19 auf, die in Sacklöcher 20 im Dämpfergrundbauteil 12 eingreifen. Der radial innere sowie der radial äußere Rand des Dämpfungsspalts 11 ist mit jeweils einer Dichtung 21 abgedichtet, die sich in einer Nut 22 im Dämpfergrundbauteil 12 befindet. Weiter ist in der Nut 22, axial zwischen der Dichtung 21 und dem Nutgrund 23, ein Ring 24 aus einem elastischen Material angeordnet.
Das Dämpfergrundbauteil 12 weist auf seiner radial inneren, dem Rundtischbasisteil 2 zugewandten Seite einen ringförmig umlaufenden Absatz 25 auf, in den das erste Laufringteil 9 eingreift. In dem in den Absatz 25 ragenden Teil des ersten Laufringteils 9 befindet sich eine Durchgangsbohrung 26, welche mit einer Durchgangsbohrung 27 im Dämpfergrundbauteil 12 sowie mit einer Gewindebohrung 28 im Rundtischbasisteil 2 fluchtet. Das Dämpfergrundbauteil 12 ist zusammen mit dem ersten Laufringteil 9 mittels einer die Durchgangsbohrungen 26, 27 durchdringenden, in die Gewindebohrung 28 eingeschraubten Schraube 29 am Rundtischbasisteil 2 befestigt. Eine weitere Verschraubung 30 zwischen dem Dämpfergrundbauteil 12 und dem Rundtischbasisteil 2 befindet sich im radial äußeren Bereich des Dämpfergrundbauteils 12. Der gesamte Squeeze-Film-Dämpfer 6 ist radial außerhalb des Radial-Axial-Wälzlagers 5 angeordnet und nimmt, bezogen auf die Achse A, denselben axialen Bauraum ein.

1: Rundtisch
2: Rundtischbasisteil
3: Drehplatte
4: Rundtischlager
5: Radial-Axial-Wälzlager
6: Squeeze-Film-Dämpfer
7: Wälzkörper
8: Wälzkörper
9: Laufringteil
10: Laufringteil
11: Dämpfungsspalt
12: Dämpfergrundbauteil
13: Oberfläche
14: Aktor
15: Stellelement
16: Oberfläche
17: Arbeitsraum
18: Stellteil
19: Führungszapfen
20: Sackloch
21: Dichtung
22: Nut
23: Nutgrund
24: Ring
25: Absatz
26: Durchgangsbohrung
27: Durchgangsbohrung
28: Gewindebohrung
29: Schraube
30: Verschraubung
A: Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10151263 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Wälzlager" der Schaeffler KG, Januar 2006, Seite 989 bis 1009 [0015]

Claims

Rundtischlager (4), mit einem Radial-Axial-Wälzlager (5) zur Lagerung eines ersten Laufringteils (9) relativ zu einem zweiten Laufringteil (10) und mit einem dem Radial-Axial-Wälzlager (5) parallel geschalteten Squeeze-Film-Dämpfer (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Squeeze-Film-Dämpfer (6) einen Spalt (11) variabler Breite aufweist.
Rundtischlager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen fluidbetätigten Aktor (14) zur Verstellung der Breite des Spalts (11) des Squeeze-Film-Dämpfers (6).
Rundtischlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (14) im ersten Laufringteil (9) geführt ist und mit einem ebenfalls im ersten Laufringteil (9) geführten, den Spalt (11) des Squeeze-Film-Dämpfers (6) begrenzenden Stellelement (15) zusammenwirkt.
Rundtischlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Spalts (11) des Squeeze-Film-Dämpfers (6) mindestens 20 μm beträgt.
Rundtischlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Spalts (11) des Squeeze-Film-Dämpfers (6) maximal 10 mm beträgt.
Rundtischlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (14) in einem Dämpfergrundbauteil (12) angeordnet ist, welches zusammen mit dem die Wälzkörper (7, 8) des Radial-Axial-Wälzlagers (5) kontaktierenden ersten Laufringteil (9) an einem Rundtischbasisteil (2) befestigt ist.
Rundtischlager nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine das Dämpfergrundbauteil (12) sowie das erste Laufringteil (9) durchdringende Schraube (29) zur Befestigung des Dämpfergrundbauteils (12) und des ersten Laufringteils (9) am Rundtischbasisteil (2).
Rundtischlager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfergrundbauteil (12) sowie das erste Laufringteil (9) auf einer einzigen, planen Oberfläche (13) des Rundtischbasisteils (2) aufliegen.
Rundtischlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Squeeze-Film-Dämpfer (6) radial außerhalb des Radial-Axial-Wälzlagers (5) angeordnet ist.
Rundtischlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Squeeze-Film-Dämpfer (6) und das Radial-Axial-Wälzlager (5) denselben axialen Bauraum einnehmen.