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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung für ein um eine Drehachse drehendes Element, wie beispielsweise für eine Welle, eine Spindel, einen Drehtisch oder einen Rundschalttisch. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Werkzeugmaschinentisch, der drehbar mit einer entsprechenden Lagereinrichtung gelagert ist.
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Bei Werkzeugmaschinen werden heutzutage nicht nur langsam drehende Drehtische verwendet, die wie auch die vorliegende Lagereinrichtung gemäß einer besonderen Ausführungsform in der Regel eine senkrechte oder nahezu senkrechte Drehachse aufweisen, beispielsweise Rundschalttische, sondern es kommen auch schnelllaufende Drehtische zur Anwendung, auf welchen das zu bearbeitende Werkstück permanent oder zumindest zeitweise mit vergleichsweise großer Drehzahl angetrieben wird. Herkömmliche rollenbasierte Axial-Radiallager erfüllen die Anforderungen an die Drehzahlen nicht beziehungsweise nur im kurzfristigen Betrieb. Die alternativ eingesetzten kugelbasierten, doppelreihigen Schrägkugellager erreichen die geforderten Geschwindigkeiten nur mit deutlich reduzierten Steifigkeiten.
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Ein weiteres Problem stellt die Temperaturentwicklung bei bekannten Lagern dar, wenn diese über eine längere Zeitspanne permanent betrieben werden, beispielsweise zur Lagerung von Werkzeugmaschinenwellen oder -spindeln, oder von Werkzeugmaschinendrehtischen.
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Herkömmliche Drehtischlager oder auch Rundschalttischlager sind in der Regel dauerfettgeschmiert oder dauerölgeschmiert, das heißt die notwendige Menge an Schmiermittel ist im Lager integriert und es wird allenfalls eine Nachschmiermöglichkeit über wiederverschließbare Bohrungen vorgesehen, um austretendes Schmiermittel von Zeit zu Zeit zu ersetzen. Das Nachschmieren führt zu einem hohen punktuellen Schmiermitteleintrag und damit zu einer Erhöhung der Reibleistung und Temperatur des Lagers. Damit können die geforderten längeren Einschaltdauern, über welche das Lager permanent betrieben wird, jedoch nicht erreicht werden, zumindest nicht mit ausreichend hohen Drehzahlen moderner Dreh- und Fräszentren.
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Es wurde versucht, den Schmiermittelverlust durch eine optimierte Gestaltung der Lager zu vermindern, dies geht jedoch wiederum bei sich einander zur Abdichtung berührenden Bauteilen mit einem zusätzlichen Wärmeeintrag einher oder die Konstruktion wird aufwändig und teuer.
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Zum druckschriftlichen Stand der Technik wird verwiesen auf
DE 10 2007 015 421 A1 und
DE 20 2010 009 494 U1 , in welchen verschiedene Ausführungsformen für Lagereinrichtungen von Drehtischen von Werkzeugmaschinen gezeigt werden, wie sie die vorliegenden Erfindung gattungsgemäß besonders betrifft. Bei beiden Dokumenten werden konstruktiv aufwändige Lagereinrichtungen gezeigt, die eine zeitaufwändige und teure Bearbeitung der Lagerringe sowie gegebenenfalls der Wälzkörper erfordern. Zudem weisen diese Lagereinrichtungen das genannte Problem der erhöhten Reibleistung und Wärmeintrages beim Nachschmieren der Dauerfettschmierung auf.
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DE 10 2009 014 922 A1 offenbart ein fettgeschmiertes zweireihiges Wälzlager mit zwei Lagerinnenringen und einem Lageraußenring, wobei bezogen auf die Drehachse an einer ersten Axialseite des Außenrings eine erste Schmierfettzuführung zur Versorgung der ersten Wälzlagerreihe mit Schmierfett angeordnet ist und an einer zweiten Axialseite des Außenringes eine zweite Schmierfettzuführung zur Versorgung der zweiten Wälzlagerreihe mit Schmierfett angeordnet ist. Der die Laufbahnen ausbildende Lageraußenring selbst ist frei von Schmiermittelkanälen.
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DE 10 2013 100 679 A1 offenbart ein Zylinderrollenlager mit Schmiermittelzuführkanälen, die senkrecht zur Drehachse verlaufend in einem zweiteiligen Lageraußenring vorgesehen sind, der einen einteiligen Lagerinnenring umschließt.
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US 2008/0169257 A1 offenbart stirnseitig zu den Wälzkörpern mündende Schmiermittelzufuhrkanäle.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagereinrichtung für ein um eine Drehachse drehendes Element der oben dargestellten gattungsgemäßen Art anzugeben, welche besser für einen schnelldrehenden und dauerhaft betriebenen Antrieb geeignet ist, insbesondere für einen Werkzeugmaschinentisch, und welche gleichzeitig vergleichsweise kostengünstig herstellbar ist und zuverlässig arbeitet.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Lagereinrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Werkzeugmaschinentisch angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Lagereinrichtung für ein um eine Drehachse drehendes Element, wie eine Welle, eine Spindel, einen Drehtisch oder einen Rundschalttisch, weist zwei in Richtung der Drehachse aufeinander montierte Lagerinnenringe auf, die gemeinsam einen Lageraufnahmeraum entlang ihres äußeren Umfangs ausbilden. Die beiden Lagerinnenringe können dabei zumindest im Wesentlichen identisch gestaltet sein, was die Herstellungskosten reduziert.
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Der Lageraufnahmeraum erstreckt sich im montierten Zustand der Lagerinnenringe entlang beziehungsweise radial außerhalb einer Schnittstelle zwischen den beiden Lagerinnenringen, und zwar radial innerhalb des äußeren Umfangs der Lagerinnenringe. In anderen Worten ist der Lageraufnahmeraum eingezogen gegenüber dem äußeren Umfang der beiden Lagerinnenringe.
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Es ist ferner ein Lageraußenring vorgesehen, der sich entlang des äußeren Umfangs des Lageraufnahmeraumes erstreckt und radial von außen zwischen die beiden Lagerinnenringen eintaucht, um dadurch den Lageraufnahmeraum auf dessen radialer Außenseite zu begrenzen. Der Lageraußenring erstreckt sich somit zumindest teilweise zwischen den beiden Lagerinnenringen und zwar radial außerhalb der Schnittstelle, in welcher die beiden Lagerinnenringe insbesondere unmittelbar aneinander anliegen. Der Lageraufnahmeraum wird demnach vorteilhaft je nach Gestaltung auf drei oder vier Seiten begrenzt, nämlich radial innen und in der Axialrichtung beidseitig durch die beiden Lagerinnenringe und radial außen zumindest auch durch den Lageraußenring, das heißt entweder nur durch den Lageraußenring oder durch den Lageraußenring und einen oder beide Lagerinnenringe. Die Begrenzung des Lageraufnahmeraumes radial außen durch den Lageraußenring schließt nicht aus, dass sich der Lageraufnahmeraum auch zumindest teilweise einseitig oder beidseitig axial neben dem Lageraußenring erstreckt.
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Die beiden Lagerinnenringe sind mittels wenigstens zwei Wälzlagerreihen drehbar um die Drehachse auf dem Lageraußenring gelagert und die Wälzlagerreihen wälzen auf wenigstens zwei Laufbahnen des Lageraußenringes und jeweils wenigstens einer Laufbahn jedes Lagerinnenringes ab. Das bedeutet, dass eine erste Laufbahn des Lageraußenringes einer Laufbahn des ersten Lagerinnenringes gegenübersteht und wenigstens eine Wälzlagerreihe dort eingeschlossen wird, und eine zweite Laufbahn des Lageraußenringes einer Laufbahn des zweiten Lagerinnenringes gegenübersteht, und dort wenigstens eine weitere Wälzlagerreihe eingeschlossen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Schmiermittelzufuhr mit wenigstens einem Schmiermittelzufuhrkanal vorgesehen, der sich zumindest auch in der Radialrichtung des Lageraußenringes innerhalb des Lageraußenringes erstreckt und im Lageraufnahmeraum zwischen den beiden Wälzlagerreihen und außerhalb der Lagerlaufbahnen mündet. Somit wird die Mündung des Schmiermittelzufuhrkanals, vorteilhaft eine Vielzahl von Mündungen einer Vielzahl von Schmiermittelzufuhrkanälen nicht von den Wälzkörpern der Wälzlagerreihen überrollt, wodurch Vibrationen und Laufgeräusche vermieden werden.
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Bevorzugt ist der wenigstens eine Schmiermittelzufuhrkanal zumindest abschnittsweise schräg zur Drehachse verlaufend angeordnet.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform verläuft zumindest ein Endabschnitt des wenigstens einen Schmiermittelzufuhrkanals schräg zur Drehachse, wobei sich dieser Endabschnitt unmittelbar an die Mündung des Schmiermittelzufuhrkanals im Lageraufnahmeraum anschließt. Vorzugsweise ist der Schmiermittelzufuhrkanal über seine gesamte Längserstreckung hinweg schräg zur Drehachse verlaufend angeordnet.
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Günstig ist, wenn die Schmiermittelzufuhr einen Versorgungskanal umfasst, der zumindest abschnittsweise parallel und vorzugsweise ausschließlich parallel zur Drehachse im Lageraußenring verläuft und schmiermittelleitend am Schmiermittelzufuhrkanal angeschlossen ist. Der Versorgungskanal kann bevorzugt in wenigstens einer axialen Stirnseite des Lageraußenringes münden, um eine Schmiermittelübergabestelle zum Einbringen von Schmiermittel in den Lageraußenring auszubilden. Somit wird eine sogenannte axiale Anschmiermöglichkeit geschaffen. Im Lageraußenring kann beispielsweise eine Positionierbohrung für einen Suchstift zur sicheren Montage vorgesehen sein. Die axiale Anschmierung ermöglicht beispielsweise, dass radial außerhalb zum Schmiermittelzufuhrkanal ein oder mehrere Kühlkanäle in dem Lageraußenring und/oder einem den Lageraußenring umschließenden Gehäuse vorgesehen werden können, ohne mit dem Schmiermittelzufuhrkanal oder den Schmiermittelzufuhrkanälen zu kollidieren.
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Insbesondere kann ein Fett, ein Öl und/oder ein Öl-Luft-Gemisch als Schmiermittel verwendet werden. Bevorzugt ist eine Ölumlaufschmierung oder eine Minimalmengenschmierung vorgesehen. Bei einer Minimalmengenschmierung kann insbesondere nur eine Schmiermittelzufuhr, jedoch keine Schmiermittelabfuhr vorgesehen sein, weil das zugeführte Schmiermittel verdampft. Bei einer Ölumlaufschmierung sind insbesondere eine permanente Schmiermittelzufuhr und eine permanente Schmiermittelabfuhr vorgesehen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind im Lagerinnenring oder einem am Lagerinnenring sich anschließenden Bauteil ein oder mehrere Kühlkanäle vorgesehen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Lagerinnenring und/oder sind mit dem Lagerinnenring umlaufende Bauteile frei von schmiermittelführenden Kanälen.
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Insbesondere, wenn der genannte Versorgungskanal für Schmiermittel im Lageraußenring vorgesehen ist, so kann dieser Versorgungskanal an einer axialen Stirnseite des Lageraußenringes durch ein Dichtelement, beispielsweise durch eine Madenschraube, verschlossen sein.
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Dementsprechend können auch andere nicht benötigte Schmierkanäle verschlossen werden, beispielsweise durch Madenschrauben.
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Das Lager weist bevorzugt eine berührungslose Abdichtung auf. Dies ist besonders günstig bei einer Schmierung des Lagers mit einer Öl-Luftschmierung, um das Öl-Luft-Gemisch optimal im Lager zu verteilen. Durch die Öl-Luft-Schmierung verringert sich das Lagerreibmoment und damit auch die Lagertemperatur. Somit können leichter hohe Drehzahlen erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Lagerinnenringe gemeinsam mittels drei Wälzkörperreihen auf dem Lageraußenring drehbar gelagert. Die drei Wälzkörperreihen umfassen dabei zwei sich in Richtung der Drehachse, also axial gegenüberstehende, Axialkräfte aufnehmende Wälzkörperreihen und eine in Axialrichtung zwischengeordnete, Radialkräfte aufnehmende Wälzkörperreihe. Bevorzugt mündet der Schmiermittelzufuhrkanal zwischen einer der beiden Axialkräfte aufnehmenden Wälzkörperreihen und der Radialkräfte aufnehmenden Wälzkörperreihe im Lageraufnahmeraum.
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Bevorzugt ist ein Temperatursensor zur Messung der Lagereinrichtungstemperatur vorgesehen. Beispielsweise ist eine zumindest im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufende Sensorbohrung im Lageraußenring zur Aufnahme des Temperatursensors vorgesehen. Über einen solchen Sensor kann das Kühlsystem reguliert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Winkelmesssystem vorgesehen, welches eine Relativverdrehung zwischen den Lagerinnenringen und dem Lageraußenring bzw. eine Verdrehstellung des Lagerinnenringes bzw. des darin gelagerten Bauteils erfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind eine permanente Schmiermittelzufuhr und eine permanente Schmiermittelabfuhr am Lageraufnahmeraum angeschlossen, um die Wälzkörperreihen zu schmieren.
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Durch die permanente Schmiermittelzufuhr und Schmiermittelabfuhr können Drucküberhöhungen wie bei den bisher dauerfettgeschmierten oder dauerölgeschmierten Lagern nach einer Nachschmierung vermieden werden und es wird, besonders vorteilhaft, mit dem Schmiermittel Wärme aus dem Lager abgeführt. Als Schmiermittel kann beispielsweise Öl oder besonders vorteilhaft ein Öl-Luftgemisch verwendet werden. Prinzipiell sind auch andere Schmiermittel denkbar.
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Besonders vorteilhaft ist die zugeführte Schmiermittelmenge variabel einstellbar und wird beispielsweise derart dosiert, dass einerseits die Reibung in der Lagereinrichtung, besonders beim Abwälzen der Wälzlagerreihen auf den Laufbahnen, minimiert ist und andererseits eine Überschmierung vermieden wird. Vielmehr kann eine sogenannte Minimalmengenschmierung vorgesehen sein.
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Um eine besonders zuverlässige Schmierung über dem gesamten Umfang der Wälzlagerreihen zu erreichen, kann die Schmiermittelzufuhr über dem Umfang entgegengesetzt zur Schmiermittelabfuhr, das heißt diametral gegenüberstehend, am Lageraufnahmeraum angeschlossen sein.
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Insbesondere umfasst die Schmiermittelzufuhr wenigstens einen Schmiermittelzufuhrkanal im Lageraußenring, der in dem Lageraufnahmeraum mündet.
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Besonders vorteilhaft umfasst die Schmiermittelabfuhr wenigstens einen separat zu dem Schmiermittelzufuhrkanal im Lageraußenring vorgesehenen Schmiermittelabfuhrkanal, der ebenfalls in dem Lageraufnahmeraum mündet.
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Bei dem diametral gegenüberliegenden Anschluss können nun der Schmiermittelzufuhrkanal und der Schmiermittelabfuhrkanal diametral gegenüberstehend im Lageraufnahmeraum münden. Damit wird das Schmiermittel mehr oder weniger gezwungen, von der Mündung der Schmiermittelzufuhr in entgegengesetzten Richtungen über dem Umfang zur Mündung der Schmiermittelabfuhr zu strömen.
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Die Erfindung ist nicht auf einen einzigen Schmiermittelzufuhrkanal und/oder einen einzigen Schmiermittelabfuhrkanal beschränkt. Es können über dem Umfang verteilt auch mehrere Schmiermittelzufuhrkanäle und/oder Schmiermittelabfuhrkanäle vorgesehen sein, die jeweils im Lageraufnahmeraum münden, insbesondere, wenn ein besonders hoher Schmiermitteldurchsatz durch die Lagereinrichtung beziehungsweise den Lageraufnahmeraum erreicht werden soll.
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Das Einbringen von Schmiermittel über die Schmiermittelzufuhr kann druckbeaufschlagt erfolgen.
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Das Abführen von Schmiermittel über den Schmiermittelabfuhrkanal kann durch Besaugung oder durch einen Überdruck im Inneren des Lageraufnahmeraumes erfolgen.
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Insbesondere ist eine Mengensteuervorrichtung oder Mengenregeleinrichtung am Schmiermittelzufuhrkanal und/oder Schmiermittelabfuhrkanal vorgesehen, um die durch die Lagereinheit durchgeführte Schmiermittelmenge variabel einzustellen.
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Zusätzlich zur Kühlung mittels des Schmiermitteldurchsatzes kann eine weitere Kühleinrichtung vorgesehen sein, über welche Wärme aus der Lagereinrichtung abgeleitet wird. Diese Kühleinrichtung kann einen separaten Medienstrom als Wärmeträger vorsehen, beispielsweise Druckluft, insbesondere gekühlte Druckluft, oder eine Flüssigkeit wie Wasser oder Öl.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird jedoch die insbesondere gekühlte Druckluft als Bestandteil des Schmiermittelstromes durch die Lagereinrichtung geführt. In Abhängigkeit der sich in der Lagereinrichtung einstellenden Temperatur, die insbesondere mittels wenigstens eines oder mittels mehrerer Temperatursensoren erfasst wird, kann die Temperatur und/oder die Menge der zugeführten Druckluft variiert werden, um die gewünschte Kühlwirkung zu erreichen.
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Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Lagereinrichtung können nicht benötigte Schmiermittelzufuhrkanäle und/oder Schmiermittelabfuhrkanäle wahlweise verschlossen werden, um bei allen Anwendungsbereichen Gleichteile mit identischer Anzahl von Schmiermittelabfuhrkanälen und Schmiermittelabfuhrkanälen zu produzieren.
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Um die Winkelposition des wenigstens einen Schmiermittelzufuhrkanals und/oder Schmiermittelabfuhrkanals vorzugeben, kann im Lageraußenring eine Positionsbohrung vorgesehen sein, die bei der Montage der Lagereinrichtung entsprechend ausgerichtet werden muss.
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Besonders vorteilhaft sind die Schmiermittelzufuhr und die Schmiermittelabfuhr an einem externen offenen oder geschlossenen Schmiermittelkreislauf angeschlossen.
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Günstig ist, wenn der Lageraufnahmeraum durch wenigstens eine Spaltabdichtung zwischen dem Lageraußenring und den Lagerinnenringen gegenüber der Umgebung der Lagereinrichtung abgedichtet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Spaltabdichtung zumindest teilweise als separates Bauteil zwischen dem jeweiligen Lagerinnenring und dem Lageraußenring vorgesehen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Spaltabdichtung zumindest teilweise integral mit dem jeweiligen Lagerinnenring und/oder dem Lageraußenring ausgeführt.
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Beispielsweise umfasst die Spaltabdichtung eine Labyrinthdichtung und/oder eine berührungslose Dichtung.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Spaltabdichtung eine doppellippige Dichtung, die zwischen dem Lageraußenring und dem jeweiligen Lagerinnenring eingesetzt ist und vorteilhaft sowohl bei Unterdruck wie auch bei Überdruck den Lageraufnahmeraum gegenüber der Umgebung abdichtet.
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Bei einer eingesetzten Dichtung kann diese beispielsweise an einem der beiden Bauteile - Lageraußenring oder dem jeweiligen Lagerinnenring - befestigt werden. Vorteilhaft erfolgen eine Befestigung an dem stationären Lageraußenring und eine Abdichtung gegenüber einer umlaufenden Fläche des jeweiligen Lagerinnenringes.
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Günstig ist, wenn die Spaltabdichtung als berührungslose Dichtung ausgeführt ist, unabhängig davon, ob sie eingesetzt ist oder integral mit einem Lagerring ausgeführt ist.
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Auch bei einer berührungslosen Dichtung kann diese derart vorgesehen sein, dass die Berührungslosigkeit nur in der Normalposition der Lagerinnenringe gegenüber dem Lageraußenring gegeben ist, wobei im Betrieb zeitweise hiervon abweichende Positionen mit Berührung auftreten können. Auch ist es möglich, dass sich die Dichtung zunächst abschleift, bevor sie zur berührungslosen Dichtung wird.
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Die Dichtung kann aus Kunststoff oder auch aus Stahl hergestellt sein. Andere Werkstoffe sind möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Lagerinnenringe im Bereich ihres äußeren Umfangs in Umfangsrichtung vorstehende einander zugewandte Vorsprünge auf, die sich entlang des äußeren Umfangs des Lageraufnahmeraumes auf den Lageraußenring zu erstrecken, um die Spaltabdichtung zumindest teilweise auszubilden. Die Vorsprünge schließen den Lageraußenring zwischen sich ein und können insbesondere bis in entsprechende Ringnuten, die auf entgegengesetzten Seiten im Lageraußenring eingebracht sind, eingreifen, vorteilhaft jedoch berührungslos.
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Die Wälzkörperführung erfolgt vorzugsweise über einen einseitigen Bord, welcher der Zentrifugalkraft entgegenwirkt. Dieser Bord wird beispielsweise mittels Hartdrehverfahren derart gestaltet, dass die Schmierung zwischen Bord und Wälzkörperstirnfläche gewährleistet ist.
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Auch ist es möglich, die Wälzkörperführung durch einen Verbundkäfig, insbesondere bei bordlosen Wälzkörperlaufbahnen, zu gewährleisten. Beim Verbundkäfig kann es sich insbesondere um einen vorzugsweise beschichteten Stahlträgerring mit Einsätzen aus Kunststoff handeln. Die Kunststoffeinsätze können beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt sein, können aber je nach Anforderung auch aus anderen, beispielsweise gleitmittelmodifizierten, Kunststoffen hergestellt sein.
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Die Lagerinnenringe können gegenüber dem Lageraußenring über die Wälzkörperreihen verspannt sein. Die Vorspannung kann entsprechend den gewünschten Parametern beim jeweiligen Einsatzzweck eingestellt werden, beispielsweise in einer ersten Abstimmung für hohe Drehgeschwindigkeiten, in einer zweiten Abstimmung für eine hohe Steifigkeit oder in einer Abstimmung für eine große Beschleunigung.
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Durch die vorteilhafte Schmiermittelzufuhr über den Lageraußenring kann der Schmiermitteleintrag direkt zwischen die beiden Laufbahnen in den Lagerinnenringen erfolgen. Insbesondere mündet der wenigstens eine Schmiermittelzufuhrkanal und/oder der wenigstens Schmiermittelabfuhrkanal auf der Höhe der Schnittstelle zwischen den beiden Lagerinnenringen, insbesondere in Höhenrichtung, das heißt Richtung der Drehachse, mittig im Lageraußenring.
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Besonders günstig ist, wenn sich die Laufbahnen der beiden Lagerinnenringe geneigt zueinander erstrecken, insbesondere in einem spitzen Winkel, um ein Axialschrägwälzlager auszubilden. Dabei können die beiden sich schräg zueinander erstreckenden Laufbahnen in den Lagerinnenringen zusammen mit jeweils gegenüberstehenden Laufbahnen des Lageraußenringes die einzigen Laufbahnen der Lagereinrichtung sein.
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Gemäß einer Ausführungsform sind je Laufbahn mehrere Wälzkörper hintereinander positioniert, das heißt über der Drehachse der Wälzkörper nebeneinander.
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Um die gewünschte Fliehkraftabstützung der Wälzkörper in den Lagerinnenringen zu erreichen, können die Lagerinnenringe radial schräg nach innen gerichtete Lagerborde zur Abstützung der Wälzkörper aufweisen.
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Die Fertigung der Borde in den Lagerinnenringen erfolgt vorteilhaft zumindest abschließend im bereits aneinander montierten Zustand der Lagerinnenringe, wodurch eine sehr exakte Führung der Wälzkörper erreicht werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Wälzkörper Zylinderrollen.
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Ein erfindungsgemäßer Werkzeugmaschinentisch ist dadurch gekennzeichnet, dass er eine erfindungsgemäße Lagereinrichtung der dargestellten Art aufweist.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinrichtung für einen Werkzeugmaschinentisch;
- 1A einen Axialschnitt durch die Lagereinrichtung der 1;
- 1B einen weiteren Axialschnitt durch die Lagereinrichtung der 1;
- 1C ein Detail aus der 1;
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinrichtung für einen Werkzeugmaschinentisch;
- 2A einen Axialschnitt durch die Lagereinrichtung der 1;
- 2B einen weiteren Axialschnitt durch die Lagereinrichtung der 2;
- 2C ein Detail aus der 2;
- 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinrichtung für einen Werkzeugmaschinentisch mit drei Lagerreihen in einem Axialschnitt;
- 4 einen in Umfangsrichtung gegenüber dem Axialschnitt aus der 3 versetzten Axialschnitt, aus welchem optional vorgesehene Merkmale entnommen werden können.
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Obwohl in den Figuren die gezeigten Lagereinrichtungen primär zu Lagerung eines Werkzeugmaschinentisches, der insbesondere mit hoher Drehzahl angetrieben wird, verwendet werden können, kann die Gestaltung auch bei anderen Anwendungen, beispielsweise zur Lagerung von Wellen oder Spindeln, insbesondere von Werkzeugmaschinen, verwendet werden.
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In den 1, 1A, 1B und 1C ist eine erfindungsgemäß gestaltete Lagereinrichtung in einer Draufsicht sowie in zwei winklig über der Drehachse 3 zueinander versetzten Axialschnitten gezeigt. Eine entsprechende Darstellung ist auch in der 2 einer abweichenden Ausführungsform gewählt.
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In beiden Ausführungsformen sind zwei Lagerinnenringe 1, 2 vorgesehen, die über der Drehachse 3 umlaufen. Die beiden Lagerinnenringe 1, 2 werden über Montagebohrungen 4 miteinander verschraubt, sodass sie exakt fluchtend entlang der Schnittstelle 5 aufeinander aufsitzen.
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In die Montagebohrungen 4 werden entsprechend Halteschrauben 6 eingebracht.
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Die beiden Lagerinnenringe 1, 2 begrenzen zusammen mit einem Lageraußenring 7 einen Lageraufnahmeraum 8, in welchen zwei Lagerreihen 9, 10 eingebracht sind. Die Lagerreihen 9, 10 erstrecken sich jeweils über dem Umfang der Drehachse 3 und weisen jeweils zwei in Drehrichtung der Wälzkörper nebeneinander angeordnete Wälzkörper 9.1, 9.2 beziehungsweise 10.1, 10.2 auf.
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In den Lagerinnenringen 1, 2 sind vorteilhaft radial schräg nach innen gerichtete Lagerborde 18 zur Abstützung der Wälzkörper 9.1, 9.2, 10.1, 10.2 der Wälzlagerreihen 9, 10 gegen Fliehkraft vorgesehen sind. Die Wälzkörper 9.1, 9.2, 10.1, 10.2 der Wälzkörperreihen 9, 10 können insbesondere in Käfigen 17 gehalten werden.
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Der Lageraußenring weist eine Vielzahl von Montagebohrungen 11 auf, sowie ferner eine Positionsbohrung 12, um ihn geeignet beispielsweise in einer Werkzeugmaschine auszurichten und zu montieren.
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Am Lageraußenring ist ferner eine Schmiermittelzufuhr angeschlossen, mit einem Schmiermittelzufuhrkanal 13, sowie eine Schmiermittelabfuhr mit einem Schmiermittelabfuhrkanal 14. Sowohl der Schmiermittelzufuhrkanal 13 als auch der Schmiermittelabfuhrkanal 14 münden im Lageraufnahmeraum 8, und zwar auf Höhe der Schnittstelle 5.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden der Schmiermittelzufuhrkanal 13 und der Schmiermittelabfuhrkanal 14 durch jeweils eine Radialbohrung und Axialbohrung in dem Lageraußenring 7 gebildet, wobei sich die Radialbohrung mit der Axialbohrung kreuzt, um dadurch die strömungsleitende Verbindung herzustellen. Die Bohrung kann als Blindbohrung hergestellt sein oder es kann jeweils ein Ende jeder Bohrung verschlossen werden, bei der in Radialrichtung verlaufenden Bohrung das radial äußere Ende.
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Selbstverständlich wäre es auch möglich, das Schmiermittel allein über eine Radialbohrung als Schmiermittelzufuhrkanal 13 und eine Radialbohrung als Schmiermittelabfuhrkanal 14 auszubilden oder andere Gestaltungen zu verwenden. Ferner ist es möglich, jeweils mehrere Schmiermittelzufuhrkanäle 13 und/oder Schmiermittelabfuhrkanäle 14 vorzusehen, die dann insbesondere über dem Umfang des Lageraußenrings 7 verteilt angeordnet sind.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Lageraußenring 7 und den Lagerinnenringen 1, 2 eine Spaltabdichtung durch Vorsprünge 15 hergestellt. Die Vorsprünge 15 erstrecken sich in Richtung der Drehachse 3 auf den Lageraußenring 7 zu, vorteilhaft jeweils bis in eine in diesem eingebrachte Aussparung hinein.
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Zusätzlich zu dieser Spaltabdichtung können weitere Dichtmaßnahmen getroffen sein.
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Die Ausgestaltung gemäß den 2, 2A, 2B und 2C unterscheidet sich nur durch die Spaltabdichtung von jener der 1, 1A, 1B und 1C. Dieselben Bezugszeichen bezeichnen dieselben Bauteile. Hier ist zur Spaltabdichtung in jedem Spalt zwischen dem Lageraußenring 7 und den Lagerinnenringen 1, 2 jeweils eine doppellippige Dichtung 16 eingesetzt. Die Dichtung 16 ist beispielsweise, wie dargestellt, in eine Nut im Lageraußenring 7 eingebracht und wird dort gehalten und dichtet gegenüber einer entsprechenden zugewandten Fläche jedes Lagerinnenringes 1, 2 ab.
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Günstig ist, wenn die Dichtung 16 sowohl gegen Unterdruck als auch Überdruck im Lageraufnahmeraum 8 abdichtet, wofür die Doppellippigkeit besonders vorteilhaft ist.
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Bei der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform weist die Lagereinrichtung drei Lagerreihen 9, 10, 19 zur Lagerung der beiden Lagerinnenringe 1, 2 auf dem Lageraußenring 7 auf. Für die entsprechenden Bauteile werden dieselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen verwendet.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel in den 3 und 4 sind zwei sich in Axialrichtung, das heißt in Richtung der Drehachse 3 gegenüberstehende Lagerreihen 9, 10 vorgesehen und eine in Axialrichtung zwischengeordnete Lagerreihe 19. Die Lagerreihe 19 nimmt Radialkräfte auf, die beiden Lagerreihen 9, 10 nehmen Axialkräfte auf.
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Aus der 3 ist ein weiteres Merkmal ersichtlich, das auch bei den anderen Ausführungsformen angewendet werden kann. So mündet der Schmiermittelzufuhrkanal 13, von welchem insbesondere in Umfangsrichtung mehrere vorgesehen sind, im Lageraufnahmeraum 8 zwischen zwei Wälzlagerreihen außerhalb der Lagerlaufbahnen, hier zwischen der Lagerreihe 9 und der Lagerreihe 19. Dabei erstreckt sich der Schmiermittelzufuhrkanal 13 zumindest auch in Radialrichtung des Lageraußenringes 7 innerhalb des Lageraußenringes 7. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft der Schmiermittelzuführkanal 13 schräg zur Drehachse 3.
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Eine Versorgung des Schmiermittelzufuhrkanals 13 erfolgt über den Versorgungskanal 20. Der Versorgungskanal 20 erstreckt sich hier ausschließlich in Axialrichtung im Lageraußenring 7.., Der Versorgungskanal 20 verläuft parallel zur Drehachse 3 Nach seinem Einbringen in den Lageraußenring 7 mündet der Versorgungskanal 20 in beiden Stirnseiten des Lageraußenringes 7. Der Versorgungskanal 20 ist als eine Durchgangsausnehmung, beispielsweise als eine Durchgangsbohrung in den Lageraußenring 7 eingebracht. Allerdings ist eine Mündung des Versorgungskanals 7 durch ein Dichtelement 25, beispielsweise eine Madenschraube verschlossen.
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In einem den Lageraußenring 7 tragenden Gehäuse 26 sind ein Schmiermittelabfuhrkanal 14 sowie ein weiterer Versorgungskanal 27 vorgesehen, welcher Schmiermittel an den Versorgungskanal 20 im Lageraußenring 7 übergibt.
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In der 4 ist eine in Radialrichtung verlaufende Sensorbohrung 23 im Lageraußenring 7 dargestellt, in die ein Temperatursensor 22 eingebracht ist. Mit dem Temperatursensor 22 kann die Temperatur des Lagers erfasst werden und entsprechend der Kühlmitteldurchfluss durch ein Kühlsystem verändert werden. Das Kühlsystem weist Kühlkanäle 21 auf, die sich hier im Gehäuse 26 erstrecken, sowie in mit den Lagerinnenringen 1, 2 umlaufenden Bauteilen, siehe die 3.
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Aus der 4 ist ferner eine Positionierbohrung 24 ersichtlich, die sich in Axialrichtung durch den Lageraußenring 7 erstreckt, und welche dazu dient, den Lageraußenring 7 geeignet im Gehäuse 26 mittels eines Suchstiftes auszurichten, sodass die Übergabestellen zwischen dem oder den Versorgungskanälen 20 im Lageraußenring 7 und dem oder den Versorgungskanälen 27 im Gehäuse 26 geeignet zueinander ausgerichtet sind (siehe die 3).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerinnenring
- 2
- Lagerinnenring
- 3
- Drehachse
- 4
- Montagebohrung
- 5
- Schnittstelle
- 6
- Halteschraube
- 7
- Lageraußenring
- 8
- Lageraufnahmeraum
- 9
- Lagerreihe
- 9.1
- Wälzkörper
- 9.2
- Wälzkörper
- 10
- Lagerreihe
- 10.1
- Wälzkörper
- 10.2
- Wälzkörper
- 11
- Montagebohrung
- 12
- Positionsbohrung
- 13
- Schmiermittelzufuhrkanal
- 14
- Schmiermittelabfuhrkanal
- 15
- Vorsprung
- 16
- Dichtung
- 17
- Käfig
- 18
- Bord
- 19
- Lagerreihe
- 20
- Versorgungskanal
- 21
- Kühlkanal
- 22
- Temperatursensor
- 23
- Sensorbohrung
- 24
- Positionierbohrung
- 25
- Dichtelement
- 26
- Gehäuse
- 27
- Versorgungskanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007015421 A1 [0006]
- DE 202010009494 U1 [0006]
- DE 102009014922 A1 [0007]
- DE 102013100679 A1 [0008]
- US 2008/0169257 A1 [0009]
- DE 102011002913 A1 [0010]
- DE 2327071 A [0010]
- DE 2616817 A1 [0010]
- WO 2012/038327 A1 [0010]
- US 2014/0029882 A1 [0010]
- DE 4007881 A1 [0010]
- EP 2669541 A1 [0010]
- EP 3173642 A1 [0010]