DE102009051498A1 - Bearing arrangement for use with preloading device, has rows between two bearing rings, projection regulation unit and projection measurement unit - Google Patents

Bearing arrangement for use with preloading device, has rows between two bearing rings, projection regulation unit and projection measurement unit Download PDF

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Abstract

The bearing arrangement has rows (6,7) between two bearing rings (4,5), a projection regulation unit (3) and projection measurement unit (9).The projection measurement unit is associated with control device (10). The control device controls the temperature of the bearing rings. An independent claim is also included for method for operating bearing rings.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung mit einer Vorrichtung zur Vorspannungseinstellung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Wälzlagers.The invention relates to a rolling bearing assembly with a device for bias adjustment and a method for operating a roller bearing.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Ein Lager mit einer Vorrichtung zur Einstellung des Spiels oder der Vorspannung ist beispielsweise aus der DE 103 16 005 A1 bekannt.A bearing with a device for adjusting the game or the bias is for example from the DE 103 16 005 A1 known.

Aus der EP 1 803 947 A1 ist ein als spielfrei bezeichnetes Wälzlager bekannt, bei welchem die Spielfreiheit durch die federnde Ausbildung von Laufbahnabschnitten hergestellt sein soll. Die federnde Gestaltung der durch die Wälzkörper belasteten Laufbahnen verringert jedoch die Belastbarkeit des Wälzlagers.From the EP 1 803 947 A1 is known as a clearance bearing known, in which the backlash should be made by the resilient training of career sections. However, the resilient design of the loaded by the rolling raceways reduces the load capacity of the bearing.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager auch unter wechselnden, insbesondere hohen mechanischen und/oder thermischen Belastungen spielfrei zu betreiben.The invention has for its object to operate a roller bearing under varying, especially high mechanical and / or thermal loads backlash.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Wälzlageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb eines Wälzlagers mit den Merkmalen der Anspruch 9. Im Folgenden im Zusammenhang mit der Wälzlageranordnung erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.This object is achieved by a rolling bearing assembly with the features of claim 1 and by a method for operating a roller bearing with the features of claim 9. In the following in connection with the rolling bearing assembly explained embodiments and advantages apply mutatis mutandis to the method and vice versa.

Die Wälzlageranordnung umfasst mindestens eine Reihe, vorzugsweise zwei Reihen, zwischen zwei Lagerringen angeordneter Wälzkörper, sowie eine Vorspannungsregelungseinrichtung, welche eine Vorspannungsmesseinrichtung, eine mit der Vorspannungsmesseinrichtung datentechnisch verknüpfte Regelungsvorrichtung, und eine mit der Regelungsvorrichtung datentechnisch verknüpfte Vorspannungseinstellvorrichtung umfasst, wobei die Vorspannungseinstellvorrichtung als zur Temperierung mindestens eines Lagerrings vorgesehene Temperierungsvorrichtung ausgebildet ist.The rolling bearing assembly comprises at least one row, preferably two rows, between two bearing rings arranged rolling elements, and a bias voltage control device, which comprises a bias measuring device, a data link with the bias voltage associated control device, and with the control device data-linked Vorspannungseinstellvorrichtung, wherein the Vorspannungseinstellvorrichtung than for tempering at least a bearing ring provided Temperierungsvorrichtung is formed.

Mittels der Vorspannungsregelungseinrichtung wird mindestens ein Lagerring derart temperiert, das heißt je nach Bedarf gekühlt oder beheizt, dass sich eine zumindest annähernd konstante Vorspannung zwischen den Lagerringen einstellt. Insbesondere werden zu hohe Vorspannungen, welche sich ansonsten durch temperaturbedingte Abmessungsänderungen an Lagerkomponenten ergeben könnten, zuverlässig vermieden. Ebenso wird jedoch auch vermieden, dass das Lager durch thermisch bedingte Längenänderungen mit Spiel läuft.By means of the bias voltage control device, at least one bearing ring is temperature-controlled, that is, cooled or heated as required, that sets an at least approximately constant bias between the bearing rings. In particular, excessively high bias voltages, which otherwise could result from temperature-induced dimensional changes of bearing components, are reliably avoided. Likewise, however, it is also avoided that the bearing runs through thermally induced changes in length with play.

Die Vorspannungsmesseinrichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung zwischen den beiden Wälzkörperreihen angeordnet. Diese Anordnung ist raumsparend sowie mit gutem Schutz vor mechanischer Beschädigung der Messeinrichtung realisierbar. Zudem sind damit die thermischen Verhältnisse an beiden Wälzkörperreihen auf einfache Weise mit einem einzigen Sensor erfassbar.The bias measuring device is arranged in a preferred embodiment between the two rows of rolling elements. This arrangement is space-saving and can be realized with good protection against mechanical damage to the measuring device. In addition, the thermal conditions on both rows of rolling elements can be detected in a simple manner with a single sensor.

Die Vorspannungsmesseinrichtung ist beispielsweise als einen Abstand zwischen den Lagerringen messender Abstandssensor ausgebildet. Alternativ kann auch die Temperaturdifferenz zwischen den Lagerringen zur Ermittlung der Lagervorspannung oder des Lagerspiels verwendet werden. In jedem Fall wird aus den gemessenen Daten automatisch auf die Vorspannung beziehungsweise das Spiel des Lagers geschlossen.The bias voltage measuring device is formed, for example, as a distance between the bearing rings measuring distance sensor. Alternatively, the temperature difference between the bearing rings can be used to determine the bearing preload or the bearing clearance. In any case, from the measured data is automatically closed to the bias or the game of the camp.

Die Temperierungsvorrichtung ist vorzugsweise als fluiddurchströmte, insbesondere flüssigkeitsdurchströmte, Temperierungsvorrichtung ausgebildet. Um die Zuführung des Fluids zu dem zu temperierenden Lagerring möglichst einfach zu gestalten, ist in bevorzugter Ausgestaltung derjenige Lagerring, welcher nicht rotiert, mit einer als Flüssigkeitskühlung ausgebildeten Temperierungsvorrichtung versehen, während der zweite, rotierende Lagerring nicht geregelt temperiert ist.The tempering device is preferably designed as a fluid-flowing, in particular liquid-flow, tempering device. In order to make the supply of the fluid to the bearing ring to be tempered as simple as possible, in a preferred embodiment that bearing ring, which does not rotate, provided with a designed as liquid cooling tempering, while the second, rotating bearing ring is not controlled temperature.

Zur geregelten Temperierung eines Lagerrings kann beispielsweise eine drehzahlgeregelte Pumpe, welche das Kühl- oder Heizmedium durch am Lagerring angeordnete Kanäle pumpt, vorgesehen sein. Auf einfachere Weise kann ein Drosselorgan verwendet werden, welches in den Regelkreis der Temperierung eingebunden ist und die Strömung des Kühl- oder Heizmediums beeinflusst.For controlled temperature control of a bearing ring, for example, a speed-controlled pump which pumps the cooling or heating medium through arranged on the bearing ring channels may be provided. In a simpler way, a throttle body can be used, which is integrated in the control loop of the temperature and affects the flow of the cooling or heating medium.

Das Wälzlager ist vorzugsweise als Axial-Radial-Lagerung ausgebildet. Derartige Lagerungen sind bei Werkzeugmaschinen gängig und arbeiten beispielsweise mit Kugeln als Wälzkörper. Alternativ sind beispielsweise Zylinderrollen als Wälzkörper der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung verwendbar.The rolling bearing is preferably designed as an axial-radial bearing. Such bearings are common in machine tools and work, for example, with balls as rolling elements. Alternatively, for example, cylindrical rollers are usable as rolling elements of the rolling bearing assembly according to the invention.

Zusätzlich zur Vorspannungsregelungseinrichtung ist auch eine Winkelmessvorrichtung in die Wälzlageranordnung integrierbar. Weiter ist ein elektrischer Direktantrieb eines beispielsweise fest mit einem Drehtisch verbundenen Lagerrings realisierbar.In addition to the bias control device and an angle measuring device can be integrated into the rolling bearing assembly. Further, an electric direct drive of a bearing ring, for example, firmly connected to a turntable can be realized.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. It shows:

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 Eine Wälzlageranordnung mit einer Vorrichtung zur Regelung der Vorspannung in einer teils schematisierten Darstellung. 1 A rolling bearing assembly with a device for controlling the bias in a partially schematized representation.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Wälzlageranordnung umfasst ein als zweireihiges Kugellager ausgebildetes Wälzlager 2 sowie eine Vorspannungsregelungseinrichtung 3.A total with the reference numeral 1 characterized rolling bearing assembly comprises a designed as a double-row ball bearing bearings 2 and a bias control device 3 ,

Hinsichtlich der möglichen Verwendung der Wälzlageranordnung 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik sowie auf die DE 196 40 895 B4 verwiesen. Besonders ist die Wälzlageranordnung 1 für schnell drehende, eine kombinierte Fräs- und Drehbearbeitung ermöglichende Rundtischachsen in Werkzeugmaschinen geeignet.With regard to the possible use of the rolling bearing assembly 1 is based on the cited prior art and on the DE 196 40 895 B4 directed. Especially is the rolling bearing assembly 1 For fast-turning rotary table axes that enable combined milling and turning in machine tools.

Das Wälzlager 2 umfasst einen Innenring 4 sowie einen Außenring 5, zusammenfassend als Lagerringe 4, 5 bezeichnet, wobei ausschließlich der Innenring 4 als rotierender Lagerring vorgesehen ist. Zwischen den Lagerringen 4, 5 rollen zwei Reihen 6, 7 an Wälzkörpern 8, nämlich Kugeln, ab.The rolling bearing 2 includes an inner ring 4 as well as an outer ring 5 , summarizing as bearing rings 4 . 5 denotes, excluding the inner ring 4 is provided as a rotating bearing ring. Between the bearing rings 4 . 5 roll two rows 6 . 7 on rolling elements 8th , namely balls, from.

Zwischen den Reihen 6, 7 ist im Außenring 5 eine Vorspannungsmesseinrichtung 9 angeordnet, welche eine Komponente der Vorspannungsregelungseinrichtung 3 darstellt. Die Vorspannungsmesseinrichtung 9 ist als Abstandssensor ausgebildet, welcher einen radialen Abstand zwischen den Lagerringen 4, 5 misst, wobei in 1 ein durch die Vorspannungsmesseinrichtung 9 abgetasteter Spalt mit Sp bezeichnet ist. Je geringer der gemessene Abstand ist, desto höher ist die zwischen den Lagerringen 4, 5 wirkende Vorspannung.Between the rows 6 . 7 is in the outer ring 5 a bias measuring device 9 arranged, which is a component of the bias control device 3 represents. The preload measuring device 9 is designed as a distance sensor, which is a radial distance between the bearing rings 4 . 5 measures, with in 1 a through the bias measuring device 9 scanned gap is designated Sp. The smaller the measured distance, the higher the distance between the bearing rings 4 . 5 acting bias.

Der von der Vorspannungsmesseinrichtung 9 gelieferte Messwert wird drahtgebunden oder drahtlos an eine Regelungsvorrichtung 10 übertragen, die eine weitere Komponente der Vorspannungsregelungseinrichtung 3 bildet. Die Umwandlung des ursprünglichen, einen Abstand angebenden Messwerts in eine Größe, welche die Vorspannung angibt, kann hierbei entweder in der Vorspannungsmesseinrichtung 9 oder in der Regelungsvorrichtung 10 erfolgen. Die Regelungsvorrichtung 10 ist nicht notwendigerweise, wie in 1 symbolisiert dargestellt, als gesondertes Gerät ausgebildet. Vielmehr kann die Regelungsvorrichtung 10 innerhalb einer größeren Datenverarbeitungsanlage, auch eines Datenverarbeitungsnetzwerks, beispielsweise softwaretechnisch realisiert sein.The from the bias measuring device 9 Delivered measured value is wired or wireless to a control device 10 transmitted, which is another component of the bias control device 3 forms. In this case, the conversion of the original, distance-indicating measured value into a value which indicates the bias voltage can take place either in the bias measuring device 9 or in the control device 10 respectively. The control device 10 is not necessarily as in 1 represented symbolized, designed as a separate device. Rather, the control device 10 be implemented within a larger data processing system, including a data processing network, for example, software.

In jedem Fall wirkt die Regelungsvorrichtung 10 datentechnisch mit mindestens einer Komponente eines Fluidkreislaufes 11 zusammen, welcher ebenfalls der Vorspannungsregelungseinrichtung 3 zuzurechnen ist. Als von der Regelungsvorrichtung 10 beeinflusste Komponente des Fluidkreislaufes 11, nämlich Kühlflüssigkeitskreislaufs, ist im vorliegenden Fall eine Pumpe 12 vorgesehen. Der Fluidkreislauf 11 fungiert als auf den Außenring 5 wirkende Temperierungsvorrichtung und damit als die Vorspannung zwischen den Lagerringen 4, 5 beeinflussende Vorspannungseinstellvorrichtung.In any case, the control device acts 10 data technology with at least one component of a fluid circuit 11 together, which also the bias control device 3 attributable to. As of the control device 10 influenced component of the fluid circuit 11 , namely Kühlflüssigkeitskreislaufs, in the present case is a pump 12 intended. The fluid circuit 11 acts as on the outer ring 5 acting Temperierungsvorrichtung and thus as the bias between the bearing rings 4 . 5 influencing preload adjuster.

Die Pumpe fördert das im Fluidkreislauf 11 zirkulierende Medium durch eine Zulaufleitung 13 zu einem Kühlmantel 14, welcher am Außenring 5 angebracht ist. Nachdem das Fluid, beipielsweise Kühlwasser, Kanäle 15 im Kühlmantel 14 durchströmt hat, fließt es durch eine Rücklaufleitung 16 zu einem Wärmetauscher 17 und von dort weiter zur Pumpe 12, womit der Fluidkreislauf 11 geschlossen ist. Im Wärmetauscher 17 gibt das im Fluidkreislauf 11 strömende Medium Wärme beispielsweise an die umgebende Luft oder an ein flüssiges Kühlmittel ab. Ist ausnahmsweise eine Beheizung des Außenrings 5 erforderlich, so nimmt das im Fluidkreislauf 11 strömende Medium im Wärmetauscher 17 Wärme auf.The pump promotes that in the fluid circuit 11 circulating medium through a supply line 13 to a cooling jacket 14 , which on the outer ring 5 is appropriate. After the fluid, for example, cooling water, channels 15 in the cooling jacket 14 has flowed through, it flows through a return line 16 to a heat exchanger 17 and from there to the pump 12 , bringing the fluid circuit 11 closed is. In the heat exchanger 17 gives that in the fluid circuit 11 flowing medium heat, for example, to the surrounding air or to a liquid coolant. Is exceptionally a heating of the outer ring 5 required, it takes in the fluid circuit 11 flowing medium in the heat exchanger 17 Heat up.

In nicht dargestellter Weise kann zusätzlich auch eine gezielte Temperierung des Innenrings 4 vorgesehen sein. In jedem Fall sorgt die Vorspannungsregelungseinrichtung 3 dafür, dass die Wälzlageranordnung 1 stets automatisch mit optimaler Vorspannung betrieben wird. Optional kann in die Vorspannungsregelungseinrichtung 3 eine Überwachungs- und Warneinrichtung integriert sein, welche insbesondere bei zu hoher, nicht mehr auf den gewünschten Wert regelbarer Lagertemperatur anspricht. Die Überwachungs- und Warneinrichtung kann, ebenso wie der Fluidkreislauf 11, mit einem elektrischen Direktantrieb des Innenrings 4 verknüpft sein.In a manner not shown may also be a targeted temperature of the inner ring 4 be provided. In any case, the bias control device provides 3 for that the rolling bearing assembly 1 always automatically operated with optimum preload. Optionally, in the bias control device 3 a monitoring and warning device be integrated, which responds in particular at too high, no longer adjustable to the desired value storage temperature. The monitoring and warning device, as well as the fluid circuit 11 , with an electric direct drive of the inner ring 4 be linked.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Wälzlageranordnungroller bearing assembly
22
Wälzlagerroller bearing
33
VorspannungsregelungseinrichtungVorspannungsregelungseinrichtung
44
Innenringinner ring
55
Außenringouter ring
66
Reiheline
77
Reiheline
88th
Wälzkörperrolling elements
99
VorspannungsmesseinrichtungVorspannungsmesseinrichtung
1010
Regelungsvorrichtungcontrol device
1111
Fluidkreislauf, VorspannungseinstellvorrichtungFluid circuit, preload adjuster
1212
Pumpepump
1313
Zulaufleitungsupply line
1414
Kühlmantelcooling jacket
15 15
Kanalchannel
1616
RücklaufleitungReturn line
1717
Wärmetauscherheat exchangers
Spsp
Spaltgap

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10316005 A1 [0002] DE 10316005 A1 [0002]
  • EP 1803947 A1 [0003] EP 1803947 A1 [0003]
  • DE 19640895 B4 [0017] DE 19640895 B4 [0017]

Claims (10)

Wälzlageranordnung, mit mindestens einer Reihe (6, 7) zwischen zwei Lagerringen (4, 5) angeordneter Wälzkörper (8), gekennzeichnet durch eine Vorspannungsregelungseinrichtung (3), welche – eine Vorspannungsmesseinrichtung (9), – eine mit der Vorspannungsmesseinrichtung (9) datentechnisch verknüpfte Regelungsvorrichtung (10), – eine mit der Regelungsvorrichtung (10) datentechnisch verknüpfte Vorspannungseinstellvorrichtung (11), nämlich eine zur Temperierung mindestens eines Lagerrings (4, 5) vorgesehene Temperierungsvorrichtung umfasst.Rolling bearing arrangement, with at least one row ( 6 . 7 ) between two bearing rings ( 4 . 5 ) arranged rolling elements ( 8th ), characterized by a bias control device ( 3 ), which - a bias measuring device ( 9 ), - one with the bias measuring device ( 9 ) data-technically linked control device ( 10 ), - one with the control device ( 10 ) data-technically linked preload adjuster ( 11 ), namely one for the temperature control of at least one bearing ring ( 4 . 5 ) comprises tempering device provided. Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Reihen (6, 7) an Wälzkörpern (8) vorgesehen sind.Rolling bearing arrangement according to claim 1, characterized in that two rows ( 6 . 7 ) on rolling elements ( 8th ) are provided. Wälzlageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungsmesseinrichtung (9) zwischen den beiden Reihen (6, 7) angeordnet ist.Rolling arrangement according to claim 2, characterized in that the bias measuring device ( 9 ) between the two rows ( 6 . 7 ) is arranged. Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungsmesseinrichtung (9) als einen Abstand zwischen den Lagerringen (4, 5) messender Abstandssensor ausgebildet ist.Rolling bearing arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bias measuring device ( 9 ) as a distance between the bearing rings ( 4 . 5 ) measuring distance sensor is formed. Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungsvorrichtung (11) als fluiddurchströmte Temperierungsvorrichtung ausgebildet ist.Rolling bearing arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tempering device ( 11 ) is formed as a fluid-flow tempering device. Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringe (4, 5) sowie die Wälzkörper (8) eine Axial-Radial-Lagerung bilden.Rolling bearing arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bearing rings ( 4 . 5 ) as well as the rolling elements ( 8th ) form an axial-radial bearing. Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kugeln als Wälzkörper (8) vorgesehen sind.Rolling bearing arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that balls as rolling elements ( 8th ) are provided. Verwendung einer Wälzlageranordnung nach Anspruch 1 in einer Werkzeugmaschine.Use of a roller bearing assembly according to claim 1 in a machine tool. Verfahren zum Betrieb eines zwei Lagerringe (4, 5) sowie mindestens eine Reihe (6, 7) zwischen diesen abrollender Wälzkörper umfassenden Wälzlagers (2), wobei – ein Abstand zwischen den Lagerringen (4, 5) gemessen wird, – aus dem gemessenen Abstand automatisch auf eine zwischen den Lagerringen (4, 5) wirkende Vorspannung geschlossen wird, – in Abhängigkeit von der ermittelten Vorspannung eine auf mindestens einen Lagerring (4, 5) wirkende Temperierungsvorrichtung (11) derart angesteuert wird, dass die Vorspannung konstant gehalten wird.Method for operating a two bearing rings ( 4 . 5 ) and at least one row ( 6 . 7 ) between these rolling rolling element comprising rolling bearing ( 2 ), where - a distance between the bearing rings ( 4 . 5 ) is measured automatically from the measured distance to one between the bearing rings ( 4 . 5 ) acting bias is closed, - depending on the determined bias one on at least one bearing ring ( 4 . 5 ) acting tempering device ( 11 ) is controlled such that the bias voltage is kept constant. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Vorspannung über den Antrieb einer Pumpe (12) der Temperierungsvorrichtung (11) erfolgt.A method according to claim 9, characterized in that the regulation of the bias voltage via the drive of a pump ( 12 ) of the tempering device ( 11 ) he follows.
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