DE102009037392A1 - Antifriction bearing arrangement for mounting rotating shaft opposite to e.g. machine table, in round table device of machine tool, has bearing connected parallel to another bearing by pretensioning unit in main load effective direction - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Axial- und/oder Radiallagerung einer drehenden Welle gegenüber einer ortsfesten Tragkonstruktion, zwischen denen mindestens ein Wälzlager angeordnet ist.The The present invention relates to a bearing arrangement for axial and / or Radial bearing of a rotating shaft against a fixed Support structure between which at least one rolling bearing is arranged.
Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf wälzgelagerte drehende Maschinenteile, wie beispielsweise Hauptspindeln von Drehmaschinen oder Rundtische für Werkzeugmaschinen. Herkömmliche Wälzlager, die als Katalogware erhältlich sind, weisen Grenzwerte hinsichtlich der Tragfähigkeit sowie maximaler Drehgeschwindigkeit auf. Bei überhohen Belastungen ist der Einsatz standardmäßiger Wälzlager daher nicht sinvoll; es muss auf eine Mehrfachanordnung zurückgegriffen werden, falls eine anwendungsindividuelle Wälzlagerkonstruktion nicht in Frage kommt.The Field of application of the present invention extends primarily on rolling bearings rotating machine parts, such as Main spindles of lathes or rotary tables for machine tools. Conventional bearings available as catalog are limit values in terms of carrying capacity and maximum rotational speed. At over-high Loads is the use of standard rolling bearings therefore not meaningful; it has to resort to a multiple arrangement if an application-specific rolling bearing design out of the question
Aus
der
Die resultierende, auf das Wälzlager tatsächlich einwirkende Kraft kann damit zu einem großen Teil, je nach Auslegung der Einrichtung, kompensiert werden. Damit ist es möglich, kleinere Wälzlager bei gleichzeitig ausreichend langer Lebensdauer einzusetzen, die auch mit hohen Dauerdrehzahlen arbeiten können.The resulting, actually acting on the rolling bearing Power can thus to a large extent, depending on the design the device, be compensated. This makes it possible smaller bearings at the same time sufficiently long To use life, which also work with high continuous speeds can.
Zwar braucht durch diese technische Lösung nicht auf aufwendige hydrostatische Lager mit entsprechend höherer Belastbarkeit zurückgegriffen werden, allerdings verursachen die erforderlichen Magnetelemente, vorzugsweise Permanentmagneten, ebenfalls einen recht hohen Bauteile- und Montageaufwand. Außerdem ist diese technische Lösung für Anwendungsfälle, bei denen eisenmetallisch Späne entstehen, weniger geeignet, da diese durch das Magnetfeld am Maschinentisch haften bleiben können und schwer entfernbar sind.Though does not need complicated by this technical solution Hydrostatic bearings with correspondingly higher load capacity be used, but cause the necessary magnetic elements, preferably permanent magnets, also a rather high component and assembly costs. Moreover, this technical solution is for Use cases where ferro-metallic shavings arise, less suitable, as this is due to the magnetic field on the machine table stick and are difficult to remove.
Im allgemein bekannten Stand der Technik wird alternativ zu der vorstehend erläuterten magnetischen Kraftkompensation zur Reduzierung der Belastung eines Wälzlagers auch eine Mehrfachanordnung verwendet, um insbesondere die Lagertragfähigkeit zu erhöhen. Daneben sind auch mehrreihige Wälzlager in Standardbauformen erhältlich. Allerdings verursacht diese Lösungsalternative einen größeren Bauraum zur Unterbringung der mehrfachen bzw. mehrreihigen Wälzlager und es lassen sich nicht alle Lagerparameter hierdurch vergrößern. So reduziert sich beispielsweise die maximal zulässige Drehgeschwindigkeit bei mehrreihigen Wälzlagern.in the well-known prior art is alternatively to the above explained magnetic force compensation for reduction the load of a rolling bearing and a multiple arrangement used, in particular, to increase the bearing capacity. In addition, there are also multi-row roller bearings in standard designs available. However, this solution alternative causes a larger space to accommodate the multiple or multi-row rolling bearings and not all bearing parameters can be solved thereby enlarge. This reduces, for example the maximum permissible rotational speed for multi-row Roller bearings.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wälzlageranordnung zu schaffen, welche bei geringem technischen Aufwand und hoher Belastbarkeit für ein breites Anwendungsspektrum geeignet ist.It is therefore the object of the present invention, a rolling bearing assembly to create, which with little technical effort and high resilience suitable for a wide range of applications.
Die
Aufgabe wird ausgehend von einer Wälzlageranordnung gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen
gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche
geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The
Task is based on a rolling bearing assembly according to the
The preamble of
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zur Erhöhung der Belastbarkeit der Lagerung ein separates, zweites Wälzlager vorgesehen ist, das derart in der Hauptbelastungswirkrichtung über mindestens ein Vorspannmittel, insbesondere eine Vorspannfeder, parallel zum ersten Wälzlager geschaltet ist, dass eine Entlastung des ersten Wälzlagers stattfindet.The The invention includes the technical teaching that to increase the load capacity of the storage a separate, second rolling bearing is provided, the so in the main load acting over at least one biasing means, in particular a biasing spring, connected in parallel with the first rolling bearing is that a Relief of the first rolling bearing takes place.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Vorspannfeder kann beispielsweise auch ein Hydraulikzylinder als Vorspannmittel verwendet werden. Sowohl die Vorspannfeder als auch der Hydaulikzylinder oder ein Hydraulikkissen werden als kraftgesteuerte Vorspannmittel in der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung eingesetzt.alternative or in addition to a biasing spring, for example Also, a hydraulic cylinder can be used as a biasing means. Both the biasing spring and the hydraulic cylinder or a Hydraulic pads are used as force-controlled biasing means in the Rolling arrangement according to the invention used.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass eine Lagerentlastung durch den Einsatz einfacher technischer Bauelemente realisiert wird. Das separate zweite Wälzlager nimmt dabei als eine Art Hilfslager durch die per Feder oder fluidtechnisch erzeugte Vorspannung einen Teil der Belastung des hauptsächlich belasteten ersten Wälzlagers auf. Durch das insoweit vorgespannte Hilfslager wird also das Hauptlager entlastet. Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere für Einsatzfälle mit einseitiger Lagerbelastung geeignet. Durch die Federanstellung beziehungsweise hydraulische oder pneumatische Vorspannung ist es nicht unbedingt erforderlich, dass das Hilfslager die gleiche Genauigkeit hat wie das Hauptlager, da etwaige Ungenauigkeiten durch das mindestens eine Vorspannmittel kompensiert werden. Hierdurch lässt sich die erfindungsgemäße Lösung mit relativ geringem fertigungstechnischen und finanziellen Aufwand umsetzen.The advantage of the solution according to the invention is, in particular, that a bearing relief is realized by the use of simple technical components. The separate second rolling bearing takes on as a kind of auxiliary bearing by the spring or fluid-technically generated bias on a part of the load of the mainly loaded first rolling bearing. By so far biased auxiliary bearing so the main bearing is relieved. The solution according to the invention is particularly suitable for applications with one-sided bearing load. Due to the spring adjustment or hydraulic or pneumatic bias, it is not absolutely necessary that the auxiliary bearing has the same accuracy as the main bearing, since any inaccuracies by the at least one Vor be compensated. As a result, the solution according to the invention can be implemented with relatively low production engineering and financial expense.
Sollte in einem bestimmten Einsatzfall die Hauptbelastungswirkrichtung auf das hauptsächliche, erste Wälzlager axial, also in Achsrichtung der zu lagernden Welle sein, so sollte das erste Wälzlager vorzugsweise als ein standardgemäßes reines Axiallager ausgebildet sein. Auch für die Auswahl des hierzu passenden parallel zu schaltenden zweiten Wälzlagers bietet sich ein Axiallager an, das jedoch nicht typengleich mit dem ersten Wälzlager sein muss. Beispielsweise kann das zweite Wälzlager hinsichtlich seiner Tragfähigkeit höher belastbar als das erste Wälzlager sein, so dass das zweite Wälzlager gemäß der erfindungsgemäßen Lösung den Hauptanteil der Hauptbelastung aufnehmen kann und damit das erste Wälzlager entlastet. Es kann aber auch umgekehrt sein, so dass das erste Wälzlager hinsichtlich seiner Tragfähigkeit höher belastbar als das zweite Wälzlager ist.Should in a certain application the main load direction of action on the main, first bearing axial, So be in the axial direction of the shaft to be stored, it should first rolling bearing preferably as a standard be formed pure thrust bearing. Also for the selection the matching parallel to switching second rolling bearing offers a thrust bearing, but not the same with must be the first rolling bearing. For example, that can second rolling bearing in terms of its load capacity be more resilient than the first rolling bearing, so that the second rolling bearing according to the solution according to the invention the main part can absorb the main load and thus the first rolling bearing relieved. But it can also be the other way around, so that the first rolling bearing higher load bearing capacity than the second rolling bearing is.
Eine axiale Hauptbelastungswirkrichtung tritt beispielsweise bei einer Rundtischeinrichtung auf, dessen Welle des Rundtischs mit einer Wälzlageranordnung drehgelagert ist, wobei die Tragkonstruktion für den Rundtisch ein Maschinentisch oder dergleichen ist.A Axial Hauptbelastungswirkrichtung occurs for example in a Rotary table device on, whose shaft of the rotary table with a Rolling bearing assembly is rotatably mounted, wherein the support structure for the rotary table is a machine table or the like.
Bei einem Anwendungsfall mit radialer Hauptbelastungswirkrichtung sollte das erste Wälzlager dagegen als ein standardisiertes Radiallager ausgebildet sein. Das hierzu parallel geschaltete zweite Wälzlager kann dabei als ein federangestelltes beziehungsweise durch den Druck eines Fluids belastetes Radiallager ausgebildet sein.at an application with radial main load acting direction should the first rolling bearing, however, designed as a standardized radial bearing be. The parallel thereto second rolling bearing can be used as a spring or by pressure be formed of a fluid loaded radial bearing.
Ein exemplarischer Anwendungsfall für eine solche radiale Hauptbelastungswirkrichtung ist beispielsweise eine Werkzeugmaschine, deren Arbeitsspindel zum Antrieb eines Werkzeugs oder Werkstücks drehend gegenüber einem Maschinenchassis als Tragkonstruktion gelagert ist.One exemplary application for such a radial main load acting direction is for example a machine tool whose work spindle for Drive a tool or workpiece rotating opposite a machine chassis is mounted as a support structure.
Natürlich ist es auch denkbar, anstelle von Wälzlagern mit ausschließlicher oder überwiegender axialer Belastung – wie Axialrillenkugellager, Axialnadellager, Vierpunktlager – oder Wälzlager für ausschließlich oder überwiegende Radialbelastung – wie Zylinderrollenlager, Nadellager – auch Wälzlager für radiate und axiale Belastung – sogenannte Schräglager oder Lager für kombinierte Lasten – einzusetzen. Schräglager können Schulterkugellager, Schrägkugellager, Kegelrollenlager, Kreuzkegel- und Kreuzzylinderrollenlager, Pendelkugellager und dergleichen sein.Naturally It is also conceivable, instead of rolling bearings with exclusive or predominantly axial load - such as thrust ball bearings, Axial needle bearing, four - point bearing or roller bearing for exclusive or predominant Radial load - such as cylindrical roller bearings, needle roller bearings - too Rolling Bearings for Radial and Axial Loads - so-called Angular contact bearings or bearings for combined loads - to be used. angular contact bearings can be ball bearings, angular contact ball bearings, tapered roller bearings, Kreuzkegel- and cross-cylindrical roller bearings, self-aligning ball bearings and the like.
Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass in den parallelen Leistungsfluss über das zweite Wälzlager mit Vorspannmittel mindestens ein Dämpfungselement angeordnet ist. Somit ist das Dämpfungselement in Reihe mit dem zweiten Wälzlager und der Vorspannfeder in den parallelen Leistungsfluss geschaltet. Das Dämpfungselement dient einer Reduzierung der Schwingneigung in Folge Resonanz.According to one the measure improving the invention is proposed that in the parallel power flow through the second rolling bearing arranged with biasing means at least one damping element is. Thus, the damping element is in series with the second Rolling and the biasing spring in the parallel power flow connected. The damping element serves a reduction the tendency to oscillate in a row resonance.
Im Falle einer Axiallageranordnung wird gemäß einer anderen, die Erfindung verbessernden Maßnahme vorgeschlagen, das erste Wälzlager mit einem so großen Durchmesser zu bemessen, dass dieses das zweite Wälzlager umgibt. Durch den größeren Durchmesser des ersten Wälzlagers kann hierfür ein Lager mit höhere Tragfähigkeit ausgewählt werden und ein signifikanter, aber nicht der größte Anteil der Belastung wird durch das innenliegende, zweite Wälzlager mit vor- oder nachgeschalteter Nachspannfeder kompensiert. Es ist aber auch denkbar, dass für das zweite Wälzlager ein Lager mit einer höheren Tragfähigkeit gewählt wird, so dass der größte Anteil der Belastung durch das zweite Wälzlager aufgenommen wird. Darüber hinaus kann das zweite Wälzlager um das erste Wälzlager herum angeordnet werden, falls spezielle konstruktionstechnische Randbedingungen dies erfordern.in the Trap of a thrust bearing assembly is according to a other proposed measure of the invention, the first rolling bearing with such a large diameter to measure that this surrounds the second rolling bearing. By the larger diameter of the first rolling bearing can this be a bearing with higher load capacity be selected and a significant, but not the largest proportion of the load is due to the interior, second Rolling bearing with upstream or downstream Nachspannfeder compensated. But it is also conceivable that for the second Rolling bearing a bearing with a higher load capacity is chosen, so the largest share the load is absorbed by the second rolling bearing. In addition, the second rolling bearing around the first rolling bearings are arranged around, if special constructional constraints require this.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further, The measures improving the invention will be described below together with the description of two embodiments illustrated in more detail with reference to the figures. It shows:
Gemäß
Hierdurch
erfolgt eine signifikante Entlastung des ersten Wälzlagers
Die
Die
Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen
beiden bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr
auch Abwandlungen hiervon denkbar, die vom Schutzbereich der nachfolgenden
Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch
möglich, eine Vorspannfeder im Kraftfluss gesehen beidseits
des jeweils zweiten Wälzlagers anzuordnen und insbesondere
das erste Wälzlager kann auch als Schräglager
oder als Lager für kombinierte Lasten ausgebildet sein,
um eine Axial- und Radiallagerung vorzunehmen. Ebenso ist es möglich,
die Vorspannfedern
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Tragkonstruktionsupporting structure
- 22
- Rundtischroundtable
- 33
- erstes Wälzlagerfirst roller bearing
- 44
- Wellewave
- 55
- zweites Wälzlagersecond roller bearing
- 66
- Vorspannmittelbiasing means
- 77
- Dämpfungselementdamping element
- 88th
- Arbeitsspindelwork spindle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 102005024004 A1 [0003] DE 102005024004 A1 [0003]
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-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120824 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120824 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140218 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140218 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20150402 |
|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |