DE102012206667B4

DE102012206667B4 - Axial-Radiallager

Info

Publication number: DE102012206667B4
Application number: DE102012206667.5A
Authority: DE
Inventors: Makoto Yuzawa
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2032-04-24
Also published as: DE102012206667A1

Abstract

Auf einer Unterlage verschraubtes Axial-Radiallager (1), mit einem zweiseitig wirkenden Axiallager und einem radialen Führungslager, insbesondere zur Lagerung einer direkt angetriebenen Achse eines Maschinentisches (9), mit einem axial zweigeteilten Innenring (2) und einer umlaufenden Reihe von Löchern (7) zur Befestigung auf der Unterlage, insbesondere auf einem Maschinentisch (9), sowie einem gegenüber dem Innenring (2) drehbaren Außenring (4), wobei der Innenring (2) eine außerhalb der umlaufenden Reihe von Löchern (7) angeordnete zweite, äußere Reihe von Löchern (12) aufweist, die von Schrauben durchsetzt ist, wobei der Innenring (2) mit einer Scheibe (3) verschraubt ist, in der analog zu dem Innenring (2) eine erste innere Reihe von Löchern (8) und eine zweite, äußere Reihe von Löchern (13) ausgebildet ist, wobei die Löcher (13) der zweiten Reihe der Scheibe (3) als Gewindelöcher für Schrauben (14) ausgebildet sind und wobei der Innenring (2) mit der Unterlage, insbesondere dem Maschinentisch (9), mittels Schrauben (11) verschraubt ist, die die erste umlaufende Reihe der Löcher (7) durchsetzen und wobei nur diese Schrauben in Gewindelöcher (10) der Unterlage im Fall eines Maschinentischs (9) in Gewindelöcher (10) des Maschinentisches geschraubt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein auf einer Unterlage verschraubtes Axial-Radiallager, mit einem zweiseitig wirkenden Axiallager und einem radialen Führungslager, insbesondere zur Lagerung einer direkt angetriebenen Achse eines Maschinentischs, mit einem axial zweigeteilten Innenring und einer umlaufenden Reihe von Löchern zur Befestigung auf der Unterlage, insbesondere auf einem Maschinentisch, sowie einem gegenüber dem Innenring drehbaren Außenring.
Hintergrund der Erfindung
Aus der Druckschrift DE 20 2004 006 697 U1 ist ein Axial-Radiallager mit einem zweiseitig wirkenden Axiallager und einem radialen Führungslager bekannt. Das Lager kann beispielsweise als Rundtischlager eingesetzt werden. Es umfasst einen Innenring und eine umlaufende Reihe von Löchern zur Befestigung auf einer Unterlage sowie einen gegenüber dem Innenring drehbaren Außenring, wobei der Innenring eine außerhalb der umlaufenden Reihe von Löchern angeordnete zweite äußere Reihe von Löchern aufweist, die im montierten Zustand von Schrauben durchsetzt sind.
Aus dem Dokument DE 10 2006 036 051 A1 ist ein auf einem Gestell drehbar gelagerter Rundtisch bekannt, der mittels einer Axial-Radial-Wälzlagerung und einer aktiven Magnetlagerung gelagert ist. Das Axial-Radial-Wälzlager weist einen Innenring mit zwei Reihen von Schrauben auf, wobei der Innenring über eine erste Reihe der Schrauben einerseits mit einer Scheibe und andererseits über eine zweite Reihe der Schrauben mit dem Rundtisch verbunden ist.
Derartige Axial-Radiallager werden als anschraubbare, zweiseitig wirkende Axiallager mit radialem Führungslager von der Anmelderin hergestellt. Diese Lagereinheiten sind sehr steif, hoch tragfähig und besonders laufgenau. Sie nehmen neben Radialkräften auch beidseitig axiale Kräfte sowie Kippmomente spielfrei auf. Die von der Anmelderin vertriebene Baureihe YRT eignet sich für Anwendungen mit niedrigen Drehzahlen und geringer Einschaltdauer wie in Indexiertischen und Schwenkfräsköpfen.
Zur Lagerung direkt angetriebener Achsen eignet sich die Baureihe YRTS der Anmelderin, diese Lager sind durch ihre hohen Grenzdrehzahlen und ihr sehr niedriges gleichmäßiges Reibmoment über den ganzen Drehzahlbereich besonders zur Kombination mit Torque-Motoren geeignet. Da sowohl der Innenring als auch der Außenring Befestigungsbohrungen aufweisen, ist das Axial-Radiallager sehr montagefreundlich. Axial-Radiallager dieser Art werden daher bei spanenden Werkzeugmaschinen, insbesondere zur Lagerung von Präzisions-Rundachsen in Fräs- und Drehmaschinen, eingesetzt.
In der Praxis wurde beobachtet, dass derartige herkömmliche Axial-Radiallager bei sehr hohen Belastungen durch axiale Lasten oder Drehmomente eine verbesserungswürdige Axial- und Kippsteifigkeit aufweisen. Im Hinblick auf den vorgesehenen Einsatzzweck bei spanenden Werkzeugmaschinen wird grundsätzlich eine große Lagersteifigkeit gewünscht.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Axial-Radiallager anzugeben, das eine erhöhte Axial- und Kippsteifigkeit aufweist.
Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein auf einer Unterlage verschraubtes Axial-Radiallager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Daneben wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch ein auf einer Unterlage verschraubtes Axial-Radiallager mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Axial- und Kippsteifigkeit des Axial-Radiallagers wesentlich erhöht werden kann, indem eine weitere umlaufende Reihe von Befestigungslöchern vorgesehen wird, die näher an den Außenlaufbahnen des Lagers angeordnet ist. Diese zweite Reihe von Befestigungslöchern dient primär der Verschraubung der Komponenten des Innenrings, die auch bei dem herkömmlichen Axial-Radiallager vorhandene (erste) bzw. innere Reihe von Löchern dient zur Befestigung des Innenrings am Maschinentisch.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene zweite Reihe von Befestigungslöchern wird die Steifigkeit des Innenrings im Bereich der Laufbahnen vergrößert, dementsprechend werden Verformungen der Laufbahnen verhindert, so dass die Steifigkeit beträchtlich zunimmt. Versuche haben gezeigt, dass mit einer Erhöhung der Steifigkeit um ca. 30% gerechnet werden kann.
Im Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Innenring mit einer Scheibe verschraubt ist, in der analog zu dem Innenring eine zweite, äußere Reihe von Löchern ausgebildet ist, wobei die Löcher in der Scheibe als Gewindelöcher (Gewindebohrungen) für die Schrauben ausgebildet sind. Die Scheibe ist Bestandteil des Innenrings bzw. wird mit diesem verschraubt, nachdem der Außenring montiert worden ist. Während bei dem herkömmlichen Axial-Radiallager keine spezielle Befestigung zwischen dem Innenring und der Scheibe vorgesehen ist, dient die erfindungsgemäß vorgesehene zweite, äußere Reihe von Löchern zur Erhöhung der Steifigkeit des Innenrings. Der Innenring wird dazu mit der Scheibe verschraubt, die ebenfalls eine zweite, äußere Reihe von Löchern aufweist. Die Löcher können sowohl als Sacklöcher als auch als Durchgangslöcher ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß ist es bei dem Axial-Radiallager vorgesehen, dass der Innenring mit der Unterlage, insbesondere dem Maschinentisch, mittels Schrauben verschraubt ist, die die erste umlaufende Reihe der Löcher durchsetzen und in Gewindelöcher der Unterlage oder des Maschinentischs geschraubt sind. Diese Befestigung des Innenrings auf der Unterlage bzw. dem Maschinentisch stimmt mit der Befestigung des herkömmlichen Axial-Radiallagers überein, somit ist diese Befestigung kompatibel. Ein erfindungsgemäßes Axial-Radiallager kann somit im Austausch für ein herkömmliches Axial-Radiallager verwendet werden.
Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Innenring des Axial-Radiallagers mit der Unterlage, insbesondere dem Maschinentisch, mittels Schrauben verschraubt ist, die die zweite, äußere Reihe der Löcher durchsetzen und in Gewindebohrungen der Unterlage geschraubt sind. Bei dieser Variante erfolgt die Befestigung des Innenrings auf der Unterlage bzw. dem Maschinentisch über die zweite, äußere Reihe der Löcher. Die Unterlage bzw. der Maschinentisch weist dazu mit einem Innengewinde versehene Sacklöcher auf. Zusätzlich sind die Komponenten des Innenrings, also der Innenring und die Scheibe, über die erste (innere) Reihe der Löcher miteinander verschraubt. Die Scheibe weist dazu entsprechende Gewindebohrungen auf. Die Löcher in der Scheibe können sowohl als Durchgangslöcher als auch als Sacklöcher ausgebildet sein. Bei dieser Anwendung, wenn die Befestigung des Innenrings auf dem Maschinentisch über die äußere Reihe der Löcher erfolgt, ist die Axial- und Kippsteifigkeit besonders hoch.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das erfindungsgemäß ausgebildete Axial-Radiallager wird nachfolgend in mehreren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Axial-Radiallagers in einer perspektivischen Ansicht;
2 eine Draufsicht des Axial-Radiallagers von 1;
3 eine geschnittene Seitenansicht entlang der Linie III-III von 2;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Axial-Radiallagers in einer geschnittenen Seitenansicht;
5 ein Diagramm, das den Verlauf des Kippwinkels in Abhängigkeit eines aufgebrachten Moments eines herkömmlichen Axial-Radiallagers und eines erfindungsgemäßen Axial-Radiallagers zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in den 1–3 gezeigte Axial-Radiallager 1 besteht im Wesentlichen aus einem Innenring 2, einer Scheibe 3 und einem zwischen dem Innenring 2 und der Scheibe 3 gelagerten Außenring 4. Durch ein Lager 5, das als zweiseitig wirkendes Axiallager mit radialem Führungslager ausgebildet ist, ist der Außenring 4 drehbar gegenüber dem Innenring 2 gelagert. Das Axial-Radiallager 1 ist für spanende Werkzeugmaschinen wie Dreh- oder Fräsmaschinen geeignet.
Der Außenring 4 besitzt einen größeren Durchmesser als der Innenring 2 und weist eine umlaufende Reihe von Befestigungslöchern 6 zur Befestigung des Außenrings 4 an einer Komponente einer Werkzeugmaschine auf. Diese Komponenten kann ein Bearbeitungswerkzeug tragen.
Der Innenring 2 weist eine erste, innere Reihe von Löchern 7 auf, die als Durchgangslöcher ausgebildet sind. Wie am besten in 3 zu sehen ist, weist auch die Scheibe 3 eine erste innere Reihe von Löchern 8 auf, die ebenfalls als Durchgangslöcher ausgebildet sind. Die beiden Reihen der Löcher 7, 8 in dem Innenring 2 bzw. in der Scheibe 3 dienen zur Befestigung des Innenrings 2 und der Scheibe 3 auf einer Unterlage. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Unterlage als Maschinentisch 9 ausgebildet, der aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich in 3 gezeigt ist. Der Maschinentisch 9 weist eine umlaufende Reihe von Gewindelöchern 10 auf, die als Sacklöcher ausgebildet sind und eine Befestigung des Axial-Radiallagers 1 auf dem Maschinentisch 9 mittels Schrauben 11 ermöglichen. Die Schrauben 11 sind somit durch die als Durchgangslöcher ausgebildete innere Reihe von Löchern 7 des Innenrings 2 und die als Durchgangslöcher ausgebildete innere Reihe von Löchern 8 der Scheibe 3 gesteckt und mit den Gewindelöchern 10 des Maschinentischs 9 verschraubt.
Da der Lochkreisdurchmesser der umlaufenden Reihen der Löcher 7, 8 mit dem Lochkreisdurchmesser eines herkömmlichen Axial-Radiallagers übereinstimmt, kann das Axial-Radiallager 1 im Austausch für ein herkömmliches Axial-Radiallager benutzt werden.
Zur Erhöhung der Steifigkeit weisen der Innenring 2 und die Scheibe 3 des Axial-Radiallagers 1 zusätzlich eine zweite, äußere Reihe von Löchern 12, 13 auf, wobei die Löcher 12 als Durchgangslöcher und die Löcher 13 als Gewindelöcher ausgebildet sind. Schrauben 14 sind in die Gewindelöcher 13 geschraubt, dadurch ergibt sich eine erhöhte Steifigkeit des mit der Scheibe 3 verbundenen Innenrings 2. Dementsprechend ist auch die Steifigkeit im Bereich des Außenrings 4 bzw. im Bereich der Laufbahnen des Lagers 5 erhöht. Es ist auch denkbar, dass die Schrauben 14 nur dann montiert werden, wenn ein Axial-Radiallager mit erhöhter Axial- und Kippsteifigkeit benötigt wird, andernfalls genügt es, den Innenring 2 mittels der Schrauben 11 mit dem Maschinentisch 9 zu verschrauben.
4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Axial-Radiallagers 15. Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der beiden Lochreihen umgekehrt im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel. Dementsprechend dient eine äußere Reihe von Löchern 16, 17 in dem Innenring 18 und der Scheibe 19 zur Befestigung des Innenrings 18 mitsamt der Scheibe 19 auf einem Maschinentisch 20. Die in dem Maschinentisch 20 vorgesehenen Gewindelöcher 21 weisen allerdings einen größeren Lochkreisdurchmesser im Vergleich zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel auf, demnach ist die Befestigung nicht austauschbar.
Zusätzlich weisen der Innenring 18 und die Scheibe 19 eine innere Reihe von Löchern 22, 23 auf, wobei die Löcher 22 als Durchgangslöcher und die Löcher 23 in diesem Ausführungsbeispiel als Gewindelöcher ausgebildet sind. Die Löcher 23 können bei anderen Ausführungsbeispielen auch als Durchgangslöcher ausgebildet sein. In 4 ist gezeigt, dass der Innenring 18 mit der Scheibe 19 über die innere Reihe der Löcher 22, 23 mittels Schrauben 25 verschraubt ist, zusätzlich ist der Innenring 18 mittels Schrauben 24 mit dem Maschinentisch 20 über die äußere Reihe der Löcher 16, 17 verschraubt.
5 zeigt qualitativ den Verlauf des Kippwinkels des Axial-Radiallagers 1 bzw. 15 in Abhängigkeit eines äußeren Moments. Das Moment ist auf der waagerechten Achse aufgetragen, der Kippwinkel auf der senkrechten Achse. Die gestrichelte Linie zeigt den Verlauf des Kippwinkels bei einem herkömmlichen Axial-Radiallager, bei dem die Befestigung lediglich über die innere Lochreihe erfolgt. Die durchgezogene Linie zeigt den Verlauf des Kippwinkels des Axial-Radiallagers 1. Man erkennt, dass der Kippwinkel bei dem Axial-Radiallager 1 beträchtlich geringer ist, da das Axial-Radiallager 1 eine erhöhte Kippsteifigkeit aufweist.

Claims

Auf einer Unterlage verschraubtes Axial-Radiallager (1), mit einem zweiseitig wirkenden Axiallager und einem radialen Führungslager, insbesondere zur Lagerung einer direkt angetriebenen Achse eines Maschinentisches (9), mit einem axial zweigeteilten Innenring (2) und einer umlaufenden Reihe von Löchern (7) zur Befestigung auf der Unterlage, insbesondere auf einem Maschinentisch (9), sowie einem gegenüber dem Innenring (2) drehbaren Außenring (4), wobei der Innenring (2) eine außerhalb der umlaufenden Reihe von Löchern (7) angeordnete zweite, äußere Reihe von Löchern (12) aufweist, die von Schrauben durchsetzt ist, wobei der Innenring (2) mit einer Scheibe (3) verschraubt ist, in der analog zu dem Innenring (2) eine erste innere Reihe von Löchern (8) und eine zweite, äußere Reihe von Löchern (13) ausgebildet ist, wobei die Löcher (13) der zweiten Reihe der Scheibe (3) als Gewindelöcher für Schrauben (14) ausgebildet sind und wobei der Innenring (2) mit der Unterlage, insbesondere dem Maschinentisch (9), mittels Schrauben (11) verschraubt ist, die die erste umlaufende Reihe der Löcher (7) durchsetzen und wobei nur diese Schrauben in Gewindelöcher (10) der Unterlage im Fall eines Maschinentischs (9) in Gewindelöcher (10) des Maschinentisches geschraubt sind.
Auf einer Unterlage verschraubtes Axial-Radiallager (15), mit einem zweiseitig wirkenden Axiallager und einem radialen Führungslager, insbesondere zur Lagerung einer direkt angetriebenen Achse eines Maschinentischs (20), mit einem axial zweigeteilten Innenring (18) und einer umlaufenden Reihe von Löchern (22) zur Befestigung auf der Unterlage, insbesondere auf einem Maschinentisch (20), sowie einem gegenüber dem Innenring (18) drehbaren Außenring (4), wobei der Innenring (18) eine außerhalb der umlaufenden Reihe von Löchern (22) angeordnete zweite, äußere Reihe von Löchern (16) aufweist, die von Schrauben durchsetzt ist, wobei der Innenring (18) mit der Unterlage, insbesondere einem Maschinentisch (20), mittels Schrauben (24) verschraubt ist, die die zweite äußere Reihe der Löcher (16) durchsetzen und wobei nur diese Schrauben in Gewindelöcher (21) der Unterlage geschraubt sind, wobei der Innenring (18) mit einer Scheibe (19) mittels in Löcher (23) der Scheibe (19) geschraubter Schrauben (25) verschraubt ist und in der Scheibe (19) analog zum Innenring (18) eine erste innere Reihe von Löchern (23) als Gewindelöcher für die Schrauben (25) und eine zweite äußere Reihe von Löchern (17) ausgebildet ist.