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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Rundtischlager, umfassend ein Innenringteil und ein Außenringteil, die über mehrere der Aufnahme von Axial- und Radiallasten dienende Wälzlager relativ zueinander beweglich gelagert sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Derartige Rundtischlager dienen der präzisen Achslagerung eines Rundtisches einer Werkzeugmaschine, wobei auf dem Rundtisch üblicherweise ein zu bearbeitendes Werkstück aufgenommen ist. Diese Rundtische dienen auch der Aufnahme von Schwerlastwerkstücken, weshalb in diesem Bereich auch Großlager mit Durchmessern von 1000 mm und weit mehr verbaut werden.
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Bekannte Rundtischlager sind als symmetrische Lager aufgebaut, ein Beispiel ist aus
DE 10 2008 017 457 A1 bekannt. Das dortige Rundtischlager besteht aus einem Innenringteil, das im dort beschriebenen Beispiel den Rundtisch trägt respektive mit diesem gekoppelt ist, sowie einem Außenringteil, das gestellseitig festgelegt ist. Das Innenringteil ist im Querschnitt U-förmig ausgeführt, das Außenringteil greift in das Innenringteil ein und ist beidseits über jeweils ein Axiallager abgestützt. Ferner sind beide über ein Radiallager in radialer Richtung drehgelagert. Die Axial- und Radiallager selbst sind als Zylinderrollenlager ausgeführt. Über diese Lager können Axial- und Radiallasten wie auch Kippmomente aufgenommen werden, beide Lager sind spielfrei und definiert vorgespannt.
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Bei längeren Einschaltdauern mit höherer Drehzahl kommt, insbesondere in Kombination mit einem Direktantrieb, dem thermischen Verhalten des Radiallagers eine beachtliche Bedeutung zu. Denn es kommt zu einer unterschiedlichen Erwärmung des Innenringteils und des Außenringteils, wodurch primär die radialen Laufbahnen negativ beeinflusst werden. Denn infolge der unterschiedlichen thermischen Dehnung ändert sich die Vorspannung, insbesondere, da die Ausdehnung der Ringe direkt in die Vorspannung eingeht. Diese sich ändernde Vorspannung kann schnell zum Lagerausfall oder zu einer eingeschränkten Lagerleistung führen, wobei dieser Effekt mit zunehmender Lagergröße zunimmt. Die beiden Axiallagerreihen sind demgegenüber steifer, jedoch kann es schon bei unkritischer Auflast innerhalb einer Axiallagerreihe zur Entlastung der anderen Axiallagerreihe kommen, was sich ebenfalls nachteilig auswirkt.
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Zwar kann den aus dem thermischen Verhalten resultierenden Nachteilen dadurch begegnet werden, dass beispielsweise eine Ölumlaufkühlung eingesetzt wird, dies ist jedoch mit besonderem Aufwand verbunden, resultierend nicht zuletzt in einer Komplexität des Rundtischlagers selbst wie auch der vorzuhaltenden Anschlussteile etc.
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Neben derartigen, aus einer Kombination zweier Axial- und eines Radiallagers bestehenden Rundtischlagern sind auch Rundtischlager bekannt, die aus zwei kombinierten Axialschrägkugellagern bestehen. Dort sind also am Innenringbauteil und am Außenringbauteil entsprechende Laufbahngeometrien vorgesehen, auf denen die Kugeln wälzen, die einen definierten Druckwinkel von z. B. 60° aufweisen. Diese Lager zeichnen sich durch die Möglichkeit einer höheren Vorspannung aufgrund des Punktkontaktes innerhalb der Wälzkörperreihen aus, auch ist der Einfluss der Ringdehnung im Erwärmungsfall geringer, das heißt, dass auch bei erwärmtem Außenring die Funktion gewährleistet ist, wie auch bei erwärmten Innenring noch eine ausreichende Lebensdauer und Spielfreiheit erreicht wird. Aus den in beiden Lagerreihen jedoch gegebenen Punktkontakten resultiert jedoch eine geringere Axialsteifigkeit und daraus folgend auch eine verminderte Kippsteifigkeit. Gerade diese Eigenschaften sind jedoch vor allem bei großen Lagerdurchmessern gefordert.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt damit das Aufgabe zugrunde, ein Rundtischlager anzugeben, das insbesondere auf etwaige Temperaturunterschiede innerhalb des Lagers weitestgehend unempfindlich reagiert und Eigenschaften aufweist, die im Wesentlichen denen der bisher bekannten Rundtischlager mit Linienkontakt zwischen Wälzkörpern und Lagerring entsprechen.
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Beschreibung der Erfindung
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Rundtischlager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass nur zwei sich im Druckwinkel unterscheidende Wälzlager vorgesehen sind.
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Das erfindungsgemäße, eine vorgefertigte Lagereinheit bildende Rundtischlager weist, anders als die im Stand der Technik bekannten Rundtischlager, einen unsymmetrischen Aufbau auf. Es sind lediglich zwei eine unsymmetrische Lageranordnung bildende Wälzlager vorgesehen, beispielsweise ein erstes Lager in Form eines Axiallagers (wie z. B. ein Zylinderrollenlager), und ein zweites Lager, beispielsweise in Form eines Schrägkontaktlagers (wie z. B. ein Schrägkugellager und ein Schrägrollenlager). Beide Wälzlager mit jeweils einer Lagerreihe unterscheiden sich im Druck- oder Kontaktwinkel, wobei der Winkelunterschied nur wenige Grad betragen kann, aber auch größere Winkeldifferenzen von mehreren 10° gegeben sein können. Die Winkeldifferenz kann bevorzugt zwischen 5–50 ° liegen. Grundsätzlich erfolgt die Auslegung der Wälzlager so, dass sie hohe Axiallasten aufnehmen können. Die Radiallasten und die Vorspannung des Rundtischlagers selbst werden primär durch das Wälzlager mit dem größeren Druckwinkel aufgenommen, z.B. ein Schrägkontaktlager. Durch den Druckwinkel >0° geht eine etwaige Durchmesserveränderung des Innenringteils und des Außenringteils, resultierend aus einer unterschiedlichen Erwärmung beider Teile, nicht 1:1 in eine Vorspannungsänderung über. Eine solche stellt sich zwar ein, sie ist jedoch, verglichen mit dem bisher verwendeten Rundtischlager, in Bezug auf eine vergleichbare Geometrieänderung seitens der Ringteile wesentlich geringer. Auch kann das den größeren Druckwinkel aufweisende Lager, also das Schrägkontaktlager, beispielsweise ein Schrägkugellager, sehr hoch vorgespannt werden, so dass hierüber auch ein größerer Temperaturdifferenzbereich abgedeckt werden kann. Durch geschickte Wahl des Druckwinkels und der Kugelgröße oder des Durchmessers der Zylinderrollen kann ferner ein Optimum zwischen Kippsteifigkeit und Radialsteifigkeit bzw. radialer Tragfähigkeit erreicht werden. Das Lager mit dem größeren Druckwinkel, z.B. ein reines Axiallager mit einem Druckwinkel von 90°, übernimmt im Wesentlichen die Axiallasten, wobei es jedoch bei dem erfindungsgemäßen Rundtischlager ausreichend ist, nur ein solches Lager wie z.B. ein reines Axiallager zu verbauen, da auch das Schrägkontaktlager zu einem gewissen Grad die Axiallasten aufnimmt.
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Das erfindungsgemäße Rundtischlager zeichnet sich also durch eine weitest gehende Unempfindlichkeit hinsichtlich etwaiger Temperaturunterschiede aus, gleichwohl werden mechanische Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der axialen und radialen Tragfähigkeit wie auch der Kippsteifigkeit erreicht, die denen bisher bekannter symmetrischer Lagersysteme entsprechen. Jedoch ist erfindungsgemäß ein unsymmetrischer Aufbau des Rundtischlagers mit seinen nur zwei Wälzkörperreihen gegeben, d.h. dass eine Spiegelung an einer Symmetrieebene bezüglich der Lager bzw. der Lagerreihen nicht möglich ist. Das Rundtischlager bildet eine fertig montierte Einheit, die als solche unmittelbar verbaut werden kann.
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Wie beschrieben handelt es sich bevorzugt bei dem einen Wälzlager um ein Axiallager und bei dem anderen Wälzlager um ein Schrägkontaktlager. Anstelle eines reinen Axiallagers kann aber auch ein Schrägkontaktlager verbaut werden, dessen Druckwinkel jedoch größ er als der des anderen Schrägkontaktlagers ist.Wie beschrieben ist das Axiallager bevorzugt als Zylinderrollenlager ausgeführt, denkbar ist aber auch die Integration eines Axialkugellagers.
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Das Schrägkontaktlager kann ein Schrägkugellager, ein Schrägrollenlager oder ein Kegelrollenlager sein, wobei der realisierte Druckwinkel in Verbindung mit der Größe der verwendeten Wälzkörper bevorzugt anwendungsbezogen ausgelegt wird.
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Um eine möglichst kompakte Bauform zu erreichen sieht die Erfindung ferner vor, dass der Außendurchmesser des einen Wälzlagers, insbesondere des Schrägkontaktlagers näherungsweise dem Innendurchmesser des anderen Wälzlagers, insbesondere des Axiallagers entspricht. Das heißt, dass diese beiden Durchmesser einander ähnlich sind, der Außendurchmesser ist letztlich nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser, so dass beide ähnlich große Laufkreisdurchmesser aufweisen. Dies verbessert zum einen die radialen Eigenschaften und lässt zum anderen die Ausführung als kompakte Lagereinheit zu. Dieser Vorteil wird umso gravierender je größer der Lagerdurchmesser ist.
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Eine noch weitere Kompaktierung in radialer Richtung gesehen ergibt sich, wenn, axial gesehen, das eine Wälzlager, insbesondere das Schrägkontaktlager das andere Wälzlager, insbesondere das Axiallager teilweise überdeckt. Das heißt, dass die Laufkreisdurchmesser letztlich fast gleich sind respektive, axial gesehen, die Laufflächen einander teilweise überdecken.
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Das Innenringteil selbst besteht bevorzugt aus zwei axial übereinander angeordneten, miteinander verschraubten Ringen, wobei am einen Ring die Lauffläche für die Wälzkörper des einen Wälzlagers, insbesondere des Axiallagers und am anderen Ring die Lauffläche für die Wälzkörper des anderen Wälzlagers, insbesondere des Schrägkontaktlagers vorgesehen sind. Die beiden Ringe können entweder unmittelbar miteinander verschraubt sein, denkbar ist es aber auch, zwischen den Ringen eine Distanzscheibe anzuordnen, über die der Abstand der beiden Ringe für eine definierte Vorspannung der Wälzlager, insbesondere des Schrägkontaktlagers, exakt eingestellt werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen Rundtischlagers einer ersten Ausführungsform,
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2 das Rundtischlager aus 1 in um 180° gedrehter Anordnung,
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3 eine geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen Rundtischlagers einer zweiten Ausführungsform, und
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4 das Rundtischlager aus 3 in um 180° gedrehter Anordnung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes unsymmetrisch aufgebautes Rundtischlager 1, umfassend ein Innenringteil 2 sowie ein Außenringteil 3. Das Außenringteil 3 wird beispielsweise gestellseitig montiert, wozu entsprechende Befestigungsbohrungen 4, die von Halteschrauben durchsetzt werden, vorgesehen sind. Das Innenringteil 2 besteht aus insgesamt drei Ringelementen, nämlich einer Wellenscheibe 5, einer Distanzscheibe 6 sowie einer weiteren Lagerscheibe 7. Alle drei werden über Verbindungsschrauben 8 miteinander verspannt, wobei über die Distanzscheibe 6 ein definierter Abstand zwischen der Wellenscheibe 5 und der Lagerscheibe 7 definiert wird, der der Einstellung einer definierten Vorspannung innerhalb der nachfolgend noch zu beschreibenden integrierten Wälzlager dient.
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Das Innenringteil 2 und das Außenringteil 3 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel über nur zwei Wälzlager relativ zueinander drehgelagert, das heißt, dass sich insgesamt ein unsymmetrischer Aufbau ergibt. Vorgesehen ist zum einen ein Axiallager 9, das hier als Zylinderrollenlager 10 ausgeführt ist. Es weist eine Vielzahl einzelner, in einem Kä11 geführter Zylinderrollen 12 auf. Diese wälzen zum einen auf einer entsprechenden Laufbahn der Wellenscheibe 5, also des Innenringteils ab, zum anderen auf einer entsprechenden Laufbahn des Außenringteils 3. Radial nach innen gesehen schließt sich an das Axiallager 9 die Distanzscheibe 6 an. Der Druckwinkel beträgt 90°. Vorgesehen ist des Weiteren ein Schrägkontaktlager 13, das hier als Schrägkugellager 14 ausgeführt ist. Am Außenringteil 3 sowie am Lagerring 7 sind entsprechende, runde Laufbahnen für die hier als Kugeln 15 ausgeführten Wälzkörper vorgesehen, wobei über die Anordnung der Laufbahnen der Punktkontakt der Kugeln 15 zu den Laufbahnen wie auch der Druckwinkel, der ungleich 0° ist und beispielsweise 60° beträgt, definiert wird. Auch hier sind die Wälzkörper 15 in einem Kä16 geführt. Abgeschlossen wird dieses Lager über die Dichtringe 17.
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Beide Wälzlager unterscheiden sich also im Druckwinkel. Da insgesamt nur zwei Lager bzw. nur zwei Wälzkörperreihen vorgesehen sind, ist insgesamt ein unsymmetrischer Aufbau des Rundtischlagers gegeben, beide Wälzlager ergeben eine unsymmetrische, keine Symmetrieebene aufweisende Lageranordnung.
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Das Axiallager 9 dient der Aufnahme der Axiallasten. Die Radiallasten sowie die Vorspannung des Systems werden durch das Schrägkontaktlager 13, hier also das Schrägkugellager 14 übernommen. Dieses kann relativ stark vorgespannt werden, so dass ein beachtlich großer Temperaturdifferenzbereich, also der Bereich, über welchen sich das Rundtischlager erwärmt, abgedeckt werden kann. Kommt es zu einer ungleichmäßigen Erwärmung des Innenringteils 2 und des Außenringteils 3, so resultiert hieraus nicht 1:1 eine Änderung der Vorspannung im Schrägkontaktlager 13, vielmehr ist die sich ergebende Vorspannungsänderung sehr gering, so dass das Rundtischlager 1 weitgehend unempfindlich in Bezug auf übliche, sich ergebende Temperaturunterschiede innerhalb des Lagers ist.
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Durch den gezeigten Verbau wird darüber hinaus auch eine hohe Kippsteifigkeit und Radialsteifigkeit respektive radiale Tragfähigkeit erreicht, verbunden mit einer hohen axialen Tragfähigkeit über das Axiallager 9, wobei natürlich auch das Schrägkugellager 14 zu einem gewissen Grad Axiallasten auffängt.
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Das Schrägkugellager 14 hat einen ähnlich großen Laufkreisdurchmesser wie das Axiallager 9, was zum einen die radialen Eigenschaften verbessert und zum anderen die Ausführung als kompakte, vormontierte Lagereinheit verbessert.
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2 zeigt das Rundtischlager 1 aus 1 in um 180° gedrehter Anordnung, das heißt, dass das Rundtischlager 1 sowohl in der einen als auch in der anderen Positionierung verbaut werden kann. Wird in dieser Ausrichtung das Rundtischlager 1 so verbaut, dass das Außenringteil 3 dreht, während das Innenringteil 2 festliegt, so liegt in diesem Fall die Wellenscheibe 5 des Innenringteils gestellseitig auf dem entsprechenden Sockel oder dergleichen auf. Ein Aufklappen der Wellenscheibe 5 ist grundsätzlich ausgeschlossen, was zu einer noch besseren Steifigkeit führt.
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3 zeigt ein erfindungsgemäßes Rundtischlager 1, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Auch hier ist ein Innenringteil 2 vorgesehen wie auch ein Außenringteil 3. Das Innenringteil 2 besteht wiederum aus einer Wellenscheibe 5 sowie einem Lagerring 7, die hier jedoch über die Verbindungsschrauben 8 unmittelbar miteinander verschraubt sind, das heißt, dass hier keine Distanzscheibe vorgesehen ist.
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Vorgesehen ist wiederum ein Axiallager 9, das auch hier als Zylinderrollenlager 10 ausgeführt ist, umfassend einen Kä11 sowie in diesem geführte Zylinderrollen 12.
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Das auch hier vorgesehene Schrägkontaktlager 13 ist als Schrägrollenlager 18 ausgeführt. An dem Lagerring 7 sowie am Außenringteil 3 sind entsprechende Laufflächen ausgebildet, auf denen die Rollen 19 abwälzen. Ersichtlich ist das Schrägrollenlager 18 vom Durchmesser her noch etwas größer als das Schrägkugellager 14 aus den 1 und 2, das heißt, dass sich die Laufflächen des Schrägrollenlagers 18 und des Axiallagers 9, axial gesehen, überdecken. Das Schrägrollenlager 18 ist auch hier über einen Dichtring 17 abgedichtet.
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4 zeigt, entsprechend 2, die um 180° gedrehte Anordnung des Rundtischlagers 1 aus 3. Auch hier besteht die Möglichkeit, dass sich die Wellenscheibe 5, wenn das Rundtischlager 1 so verbaut wird, dass das Außenringteil 3 rotiert, mithin als den Rundtisch trägt, auf einem gestellseitigen Sockel oder dergleichen abstützt, was der Steifigkeit förderlich ist.
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Wenngleich in beiden beschriebenen Ausführungsvarianten jeweils ein reines Axiallager mit einem Druckwinkel von 90° vorgesehen ist, wäre an dessen Stelle auch ein weiteres Schrägkontaktlager, jedoch mit einem gegenüber dem Druckwinkel des anderen Schrägkontaktlagers größeren Druckwinkel verbaubar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rundtischlager
- 2
- Innenringteil
- 3
- Außenringteil
- 4
- Befestigungsbohrungen
- 5
- Wellenscheibe
- 6
- Distanzschraube
- 7
- Lagerscheibe
- 8
- Verbindungsschrauben
- 9
- Axiallager
- 10
- Zylinderrollenlager
- 11
- Käfig
- 12
- Zylinderrollen
- 13
- Schrägkontaktlager
- 14
- Schrägkugellager
- 15
- Wälzkörper
- 16
- Käfig
- 17
- Dichtring
- 18
- Schrägrollenlager
- 19
- Rollen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008017457 A1 [0003]
