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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung umfassend ein Wälzlager mit einem ersten Ring mit einer ersten Wälzkörperlaufbahn und einem zweiten Ring mit einer zweiten Wälzkörperlaufbahn, zwischen denen Wälzkörper auf den Wälzkörperlaufbahnen wälzen, wobei der erste Ring an einem ersten, drehenden Anbauteil und der zweite Ring an einem zweiten, feststehenden Anbauteil anzuordnen oder angeordnet ist, wobei die Maßverkörperung am ersten, drehenden Anbauteil benachbart zur ersten Wälzkörperlaufbahn und die Sensoranordnung am zweiten, feststehenden Anbauteil benachbart zur zweiten Wälzkörperlaufbahn, oder umgekehrt, anzuordnen oder angeordnet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine solche Wälzlageranordnung dient der spielfreien Lagerung eines drehzulagernden, beispielsweise angetriebenen Bauteils, beispielsweise einer Fräs-, Dreh- oder Schleifspindel in einer Werkzeugmaschine oder dergleichen. Die Wälzlageranordnung muss einen sehr genauen Rundlauf bieten, das heißt, dass das Wälzlager selbst sehr präzise gefertigt sein und eine hinreichende Wälzlagersteifigkeit aufweisen muss.
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Um die Relativposition der beiden Anbauteile zueinander zu erfassen, wird eine Winkelmesseinrichtung verwendet, die eine Sensoranordnung aufweist, die einen oder mehrere Sensoren umfasst. Ferner ist eine über einen Messspalt zur Sensorenanordnung beabstandete Maßverkörperung vorgesehen, die inkrementell angeordnete Messelemente aufweist, beispielsweise Magnetelemente oder dergleichen, die über den oder diese Sensoren erfasst werden. Solche Messsysteme ohne Eigenlagerung sind ebenfalls an den Anbauteilen angeordnet. Um eine fehlerfreie elektrische Messung zu ermöglichen, muss zwischen der Sensoranordnung und der Maßverkörperung, die mechanisch, induktiv, magnetisch oder optisch ausgelegt sein kann, ein definierter Abstand respektive Messspalt sehr präzise eingestellt werden. Einfluss auf das Spaltmaß haben sowohl der statische Abstand als auch die dynamischen Abstandsschwankungen während der Rotationsbewegung. Daher ist die Einstellung des Messpalts und damit die Einrichtung der Winkelmesseinrichtung sehr aufwändig und bedingt insbesondere eine gute Zugänglichkeit zur Einbaustelle beispielsweise an der Spindel. Diese Einstellung kann insbesondere anwenderseitig nur bedingt vorgenommen werden.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlageranordnung anzugeben, die demgegenüber verbessert ist und insbesondere eine komplizierte, anwenderseitige Messspalteinstellung nicht erfordert.
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Beschreibung der Erfindung
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Wälzlageranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste und der zweite Ring jeweils einen Befestigungsabschnitt für die Sensoranordnung und die Maßverkörperung aufweisen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Winkelmesseinrichtung unmittelbar in das Wälzlager zu integrieren und damit unmittelbar benachbart zur Wälzlagerung und damit zum Lagerort der beiden Anbauteile relativ zueinander zu positionieren. Da das spielfreie Wälzlager von Haus aus eine hohe Rundlaufgenauigkeit aufweist, wird durch die unmittelbar benachbarte Anordnung der Sensoranordnung und der Maßverkörperung erreicht, dass auch die Winkelmesseinrichtung die gleiche Rundlaufgenauigkeit wie das Lager selbst aufweist. Infolge der Integration der Winkelmesseinrichtung in das Lager selbst kann folglich die Sensoranordnung und die Maßverkörperung bereits werksseitig so positioniert respektive ausgelegt werden, dass der Messspalt bereits herstellerseitig exakt eingestellt respektive definiert werden kann. Das heißt, dass zum einen eine sehr genaue Messung ermöglicht wird, da die Winkelmesseinrichtung die gleiche Rundlaufgenauigkeit aufweist wie das Wälzlager selbst, zum anderen kann der Messspalt bereits werksseitig eingestellt werden, so dass dies anwenderseitig nicht mehr erforderlich ist.
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Um die Winkelmesseinrichtung lageseitig zu integrieren sind an den beiden Lagerringen entsprechende Befestigungsabschnitte integral ausgebildet, also einstückig an den Ringen angeformt. Die Sensoranordnung und die Maßverkörperung sind an entsprechenden Befestigungsabschnitten, die an den beiden Wälzlagerringen ausgebildet sind, angeordnet. Das heißt, dass die Sensorenanordnung und die Maßverkörperung aufgrund der unmittelbaren Anordnung an den beiden Lagerringen zwangsläufig die gleiche Rundlaufgenauigkeit wie das Wälzlager selbst aufweisen. Hierzu sind ringseitig entsprechende Befestigungsabschnitte ausgebildet und exakt bemaßt, die die Kontaktflächen für die Maßverkörperung respektive die Sensoranordnung darstellen, wobei die Bearbeitung der Befestigungsabschnitte bevorzugt zusammen mit der Herstellung der Wälzkörperlaufbahnen erfolgt, so dass auch diese Befestigungsabschnitte respektive die Kontakt- oder Montageflächen entsprechend hochgenau ausgelegt sind. Durch die Kenntnis der genauen, in sehr engen Toleranzen gefertigten Abmessungen der einzelnen Lagerkomponenten, hier insbesondere der Ringe, ist es herstellerseitig möglich, die Abmessungen der Befestigungsabschnitte so auszulegen respektive so an die Lagergeometrie anzupassen, dass eine spätere Einstellung des Messspaltes zwischen Sensoranordnung und Maßverkörperung entfallen kann.
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Die Befestigungsabschnitte sind direkt neben den Wälzkörperlaufbahnen, gegebenenfalls zu diesen über einen Anlaufbund für die Wälzkörper getrennt, angeordnet, so dass sich ein sehr kompakter Aufbau ergibt. Aufgrund der Anbringung der Sensoranordnung und insbesondere der Maßverkörperung an den steifen Lagerringen ergibt sich eine hochgenaue Winkelmessung, die darüber hinaus unempfindlich gegen Dehnungen, Verkippungen und Schwingungen der umliegenden mechanischen Strukturkomponenten oder Anbauteile ist, da sie von der Lagersteifheit partizipiert.
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Das Wälzlager kann bevorzugt ein Radiallager sein, wobei die Befestigungsabschnitte in axialer Verlängerung der Ringe ausgebildet sind. Das heißt, dass die beiden Ringe über die eigentlichen Wälzkörperlaufbahnen hinaus axial verlängert sind, wobei diese verlängerten Abschnitte die Befestigungsabschnitte bilden. Alternativ dazu kann das Wälzlager auch ein Axiallager sein, wobei die beiden Befestigungsabschnitte dann in radialer Verlängerung der Ringe ausgebildet sind.
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Insgesamt bietet die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung eine Reihe von besonderen Merkmalen oder Vorteilen. So kann der Messspalt wie beschrieben bei der Winkelmesseinrichtung ohne Eigenlagerung bereits werksseitig eingestellt werden. Darüber hinaus partizipiert die Winkelmesseinrichtung von der hohen Rundlaufgenauigkeit des Wälzlagers aufgrund der direkt Integration im Wälzlager. Auf diese Weise kann eine hochgenaue Winkelmessung erreicht werden. Da die Maßverkörperung und die Sensoranordnung auf Flächen des Wälzlagers angebracht sind, die mit, wenn überhaupt, geringster Abweichung zur Lagerlaufbahn laufen, ist der sich ergebende Winkelmessfehler quasi vernachlässigbar. Auch ist eine extreme Unempfindlichkeit gegen Dehnungen, Verkippungen und Schwingungen der umliegenden Komponenten gegeben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen in:
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1 eine Prinzipdarstellung in einer geschnittenen Teilansicht einer Wälzlageranordnung einer ersten Ausführungsform als Radiallager, und
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2 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Wälzlageranordnung, ausgeführt als Axiallager.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung einer ersten Ausführungsform, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Außenring 3 und einem Innenring 4, die jeweils Wälzkörperlaufflächen 5, 6 aufweisen, auf denen Wälzkörper 7, im gezeigten Beispiel Zylinderrollen, laufen. Die Wälzkörper 7 können käfiggeführt sein. Sie sind am Innenring 2 beidseits bordgeführt, wozu entsprechende Borde 19, 20 vorgesehen sind. Das Wälzlager 2 selbst ist als Radiallager ausgeführt, wobei der Innenring 4 im gezeigten Beispiel an einem ersten Anbauteil 8, hier einer Welle einer Bearbeitungsspindel, und der Außenring 3 an einem feststehenden Anbauteil 9, beispielsweise einem Gehäuse oder Ähnlichem angeordnet ist. An den Anbauteilen 8, 9 sind entsprechende Passflächen 10 ausgebildet, an denen der Außen- und Innenring 3, 4 mit ihren entsprechenden, hochpräzise gefertigten Innen- und Außenumfangsflächen anliegen.
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Der Außenring 3 sowie der Innenring 4 weisen in radialer Verlängerung der Laufflächen 5, 6 jeweils einen Befestigungsabschnitt 11, 12 auf, an denen die entsprechenden Komponenten einer Winkelmesseinrichtung 13 angeordnet sind. Am Befestigungsabschnitt 11 des Außenrings 3 ist eine Sensoranordnung 14 umfassend einen oder üblicherweise mehrere Sensoren mit zugeordneter Elektronik angeordnet. Am zweiten Befestigungsabschnitt 12 des Innenrings 4 ist eine Maßverkörperung 15 angeordnet. Bei dieser kann es sich um eine mechanische, induktive, magnetische oder optische Maßverkörperung handeln, je nachdem, welcher Art der verbauten Sensoren der Sensoranordnung 14 sind. Die Befestigungsabschnitts sind im gezeigten Beispiel mit umlaufenden Aufnahme- oder Montagenuten für die Sensoranordnung 14 und die Maßverkörperung 15 versehen, die wie die Radialflächen der Befestigungsabschnitte 11, 12 hochgenau zusammen mit den Wälzkörperlaufflächen 5, 6 bearbeitet und damit bemaßt sind. Wie 1 zeigt ist der erste Befestigungsabschnitt 11 deutlich stärker dimensioniert als der zweite Befestigungsabschnitt 12, was im Hinblick auf den benötigten Bauraum zur Montage der Sensoranordnung 14 erforderlich ist.
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Die Sensoranordnung 14 und die Maßverkörperung 15 sind über einen Messspalt 16 voneinander getrennt. Dieser Messspalt 16 kann bereits werksseitig eingestellt werden, da die Winkelmesseinrichtung 13 im Wälzlager 2 integriert ist und demzufolge zusammen mit dem Außenring 3 und dem Innenring 4 an den entsprechenden Anbauteilen 8, 9 angeordnet ist. Daher weist die Winkelmesseinrichtung 13 die gleiche Rundlaufgenauigkeit wie das Wälzlager selbst auf. Durch die Kenntnis der genauen, in einer sehr engen Toleranz gefertigten Abmessungen der Ringe 3, 4 können herstellerseitig die Abmessungen der Sensoranordnung 14 respektive ihre Positionierung wie auch die Auslegung der Befestigungsabschnitte 11, 12 so angepasst respektive eingestellt werden, dass eine spätere Einstellung des Messspaltes 16 zwischen Sensoranordnung 14 und Maßverkörperung 15 entfällt.
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Ersichtlich befinden sich die Sensoranordnung 14 und die Maßverkörperung 15 unmittelbar benachbart zu den Wälzkörperlaufflächen 5, 6, mithin also des Wälzlagerbereichs, so dass sich eine kompakte Anordnung ergibt. Auch partizipiert die Winkelmesseinrichtung 13 von der Steifigkeit der beiden Ringe 3, 4, was die Messung unempfindlich gegen geometrische Verformungen und Schwingungen etc. der Anbauteile 8, 9 macht.
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Die Fixierung des Wälzlagers 2 erfolgt über entsprechende Schraubringe 17, 18, die auf entsprechende Gewindeabschnitte an den beiden Anbauteilen 8, 9 geschraubt werden, worüber das Wälzlager 2 axial verspannt wird.
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2 zeigt eine Wälzlageranordnung 1 mit einem Wälzlager 2, das als Axiallager ausgeführt ist. Vorgesehen sind wiederum zwei Ringe 23, 24, die hier jedoch als Axiallagerscheiben ausgeführt sind. Sie weisen entsprechende Wälzkörperlaufflächen 25, 26 auf, auf denen die Wälzkörper 27, die wiederum käfiggeführt sein können, wälzen. Die beiden Ringe 23, 24 sind an entsprechenden Anbauteilen 28, 29 verbaut, wobei das Anbauteil 28 angenommener Maßen um die Drehachse relativ zum Anbauteil 29 rotiert.
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Jeder Ring 23, 24 weist wiederum einen Befestigungsabschnitt 30, 31 auf, an denen die Winkelmesseinrichtung 32 angeordnet ist. Am Befestigungsabschnitt 30, der wiederum stärker ausgelegt ist als der Befestigungsabschnitt 31, ist die Sensoranordnung 33 angeordnet, während am Befestigungsabschnitt 31 die Maßverkörperung 34 angeordnet ist. Auch hier sind an den Befestigungsabschnitten entsprechende Anordnungs- oder Montageflächen vorgesehen, die zur exakten Montage der Sensoranordnung 33 und der Maßverkörperung 34 dienen, so dass diese in einer definierten Position sind. Im gezeigten Beispiel sind an den Befestigungsabschnitten 30, 31 entsprechende Aufnahmeeintiefungen oder Montagenuten ausgebildet, in denen die Sensoranordnung 33 respektive Maßverkörperung 34 aufgenommen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlageranordnung
- 2
- Wälzlager
- 3
- Außenring
- 4
- Innenring
- 5
- Wälzkörperlauffläche
- 6
- Wälzkörperlauffläche
- 7
- Wälzkörper
- 8
- Anbauteil
- 9
- Anbauteil
- 10
- Passfläche
- 11
- Befestigungsabschnitt
- 12
- Befestigungsabschnitt
- 13
- Winkelmesseinrichtung
- 14
- Sensoranordnung
- 15
- Maßverkörperung
- 16
- Messspalt
- 17
- Schraubring
- 18
- Schraubring
- 19
- Bord
- 20
- Bord
- 23
- Ring
- 24
- Ring
- 25
- Wälzkörperlauffläche
- 26
- Wälzkörperlauffläche
- 27
- Wälzkörper
- 28
- Anbauteil
- 29
- Anbauteil
- 30
- Befestigungsabschnitt
- 31
- Befestigungsabschnitt
- 32
- Winkelmesseinrichtung
- 33
- Sensoranordnung
- 34
- Maßverkörperung
