DE102021207370A1

DE102021207370A1 - Lagereinheit für Marmorschneidemaschinen

Info

Publication number: DE102021207370A1
Application number: DE102021207370.0A
Authority: DE
Inventors: Fausto BARACCA; Ettore Bertelloni; Andrea A. Bertolini
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2022-01-20
Also published as: IT202000017509A1; US20220018389A1; CN114033791A

Abstract

Lagereinheit (10), die für eine Marmorschneidemaschine geeignet ist, mit einem radial äußeren Ring (31), der um eine zentrale Drehachse (Y) der Lagereinheit (10) drehbar und mit einer radial inneren Laufbahn (310) ausgestattet ist, einem stationären radial inneren Ring (33), der mit einer radial äußeren Laufbahn (330) ausgestattet ist, einer Reihe (32) von Wälzkörpern (32'), die zwischen dem radial äußeren Ring (31) und dem radial inneren Ring (33) angeordnet sind, wobei die entsprechenden Laufbahnen (310, 330) das Abrollen der Wälzkörper (32') ermöglichen und wobei die radial äußere Laufbahn (330) des radial inneren Rings (33) aus zwei Abschnitten (331, 332) besteht, die voneinander getrennt und in Bezug auf eine Symmetrieachse (X) der Lagereinheit (10), die eine radiale Richtung aufweist, spiegelbildlich sind.

Description

Technischer Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagereinheit für Marmorschneidemaschinen.
Stand der Technik
Die Lagereinheiten für Marmorschneidemaschinen der bekannten Art, wie sie in den 1 und 2 dargestellt sind, weisen eine Rotationsachse Y auf und umfassen in der Regel:

- einen radial äußeren Ring 31, der um die Drehachse Y drehbar ist und mit einer radial inneren Laufbahn 310 ausgestattet ist;
- einen feststehenden, radial inneren Ring 33, der mit einer radial äußeren Laufbahn 330 ausgestattet ist;
- eine Reihe 32 von Wälzkörpern 32', d.h. Kugeln, die zwischen den Ringen 31 und 33 so angeordnet sind, dass sie innerhalb der Laufbahnen 310 und 330 abrollen.

Während des Gebrauchs der Lagereinheit 10 in Marmorschneidemaschinen, d.h. Maschinen, die mit mehreren diamantbeschichteten Drähten zum Schneiden des Marmors ausgestattet sind, ist die Lagereinheit 10 mit einer Riemenscheibe 20 verbunden, die koaxial zur Achse Y und mit dem radial äußeren Ring 31 ist, um in bekannter Weise einen entsprechenden diamantbeschichteten Draht 100 anzutreiben, der das Schneiden des Marmors durchführt.
Typischerweise hat jede Kugel 32' ein Symmetriezentrum C, das in radialer Richtung von einer Symmetrieachse X des Lagers 10 gekreuzt wird, die quer zur Achse Y verläuft, und hat zwei Kontaktpunkte mit den Ringen 31 und 33 des Lagers 10: einen Punkt C1 zwischen jeder Kugel 32' und dem Außenring 31 und einen Punkt C2 zwischen jeder Kugel 32' und dem Innenring 33. Die beiden Kontaktpunkte C1 und C2 jeder Kugel 32' sind auf den Mittelpunkt C der zugehörigen Kugel 32' entlang der zugehörigen Symmetrieachse X ausgerichtet.
Die Wechselwirkung zwischen dem diamantbeschichteten Draht 100 und der Marmorplatte (nicht dargestellt) ist derart, dass der obere Teil der Riemenscheibe 20 verteilten Kräften ausgesetzt ist, wobei deren resultierende Axialkraft Fa parallel zur Achse Y gerichtet ist, und deren resultierende Radialkraft Fr zur Achse Y hin und quer zur Achse Y gerichtet ist und typischerweise auch axial zur Achse X der Lagereinheit 10 versetzt ist. Die Wirkung dieser Kräfte erzeugt ein resultierendes Moment an der Lagereinheit 10, das, insbesondere in Abhängigkeit von der Größe der axialen Verschiebung der resultierenden Radialkraft Fr, die Lagereinheit auch relativ stark belasten kann. Es ist klar, dass ein zu großer Wert des Hebelarms hohe Kontaktdrücke zwischen den Ringen und Kugeln verursacht, die sich nachteilig auf die Dauer der Lebensdauer der Lagereinheit auswirken.
Außerdem wirkt sich dieses Problem auf die Qualität des Marmorschnitts aus: Je größer der Wert des auf das Lager übertragenen Moments ist, desto ungenauer wird der Schnitt in der Marmorplatte sein. In der (üblichen) Situation, in der dünne Platten mit einer Dicke von etwa 2 mm bearbeitet werden, besteht sogar die reale Gefahr, dass die Marmorplatte bricht.
Es sind auch Anwendungen bekannt, bei denen zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber exzentrischen Belastungen Lagereinheiten verwendet werden, bei denen der Innenring durch zwei gespiegelte Halbringe gebildet ist. In diesem Fall vergrößern sich jedoch die axialen Abmessungen der Lagereinheit. Problematisch ist dies beim Einsatz in Marmorschneidemaschinen, bei denen mehrere axial hintereinander montierte Lager bereitgestellt sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagereinheit bereitzustellen, bei der der Kontakt zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen optimiert ist, um die vorgenannten Nachteile zu überwinden, die mit dem Vorhandensein von exzentrischen Belastungen an der Lagereinheit verbunden sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagereinheit mit den in den angehängten Ansprüchen beschriebenen Merkmalen bereitzustellen.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, die eine Reihe von nicht-begrenzenden Ausführungsbeispielen zeigen, in denen:

- 3 eine Querschnittsansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Lagereinheit für Marmorschneidemaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
- 4 eine Ansicht in größerem Maßstab eines ersten Details der Lagereinheit gemäß 3 ist;
- 5 eine Ansicht in größerem Maßstab eines zweiten Details der Lagereinheit gemäß 3 ist.

Ausführliche Beschreibung
Mit Bezug auf 3 und unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher oder ähnlicher Teile, die bereits im einleitenden Teil der Beschreibung mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben wurden, bezeichnet 10 in seiner Gesamtheit eine Lagereinheit für Marmorschneidemaschinen.
Die Einheit 10 umfasst:

- einen radial äußeren Ring 31, der um eine zentrale Drehachse Y der Lagereinheit 10 drehbar ist,
- einen stationären radial inneren Ring 33;
- eine Reihe 32 von Wälzkörpern 32', in diesem Beispiel Kugeln, die zwischen dem radial äußeren Ring 31 und dem radial inneren Ring 33 angeordnet sind;
- einen Käfig 34 zur Aufnahme der Wälzkörper, um die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 32 in Position zu halten.

In der gesamten vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen sind die Begriffe und Ausdrücke, die Positionen und Ausrichtungen angeben, wie „radial“ und „axial“, so zu verstehen, dass sie sich auf die zentrale Drehachse Y der Lagereinheit 10 beziehen.
Der radial äußere Ring 31 ist mit einer radial inneren Laufbahn 310 ausgestattet, während der radial innere Ring 33 mit einer radial äußeren Laufbahn330 ausgestattet ist, um das Abrollen der Reihe 32 von Wälzkörpern 32', die zwischen dem radial äußeren Ring 31 und dem radial inneren Ring 33 angeordnet sind, zu ermöglichen. Einige Ausführungsbeispiele und die zugehörigen Zeichnungen können die Verwendung von anderen Wälzkörpern als Kugeln vorsehen, ohne dass dadurch vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
Die Lagereinheit 10 ist ferner mit Dichtungseinrichtungen 35, insbesondere metallischen Dichtungseinrichtungen, ausgestattet, um die Lagereinheit gegenüber der äußeren Umgebung abzudichten.
Erfindungsgemäß ist die Lagereinheit 10 dazu ausgebildet, die Auswirkungen der Momente, die von der Marmorschneidemaschine über die Riemenscheibe 20 übertragen werden, zu minimieren.
Insbesondere ist die radial äußere Laufbahn 330 des radial inneren Rings 33 aus zwei Abschnitten 331, 322 zusammengesetzt, die voneinander getrennt und bezüglich einer Symmetrieachse X der Lagereinheit 10, die eine radiale Richtung aufweist, spiegelbildlich ausgestaltet sind .
Dieses charakteristische Merkmal ist insbesondere für den Einsatz der Lagereinheit 10 in Marmorschneidemaschinen sehr vorteilhaft. Da in Marmorschneidemaschinen die Lager in Reihe und sehr nahe beieinander angebracht sind, insbesondere bei Schnitten, die an sehr dünnen Marmorplatten ausgeführt werden, ist es nämlich durch das Vorsehen von nur einem radialen Ring, aber mit zwei voneinander getrennten Laufbahnabschnitten möglich, nicht nur die axialen Abmessungen der Lagereinheit sehr klein zu halten, sondern auch den Widerstand gegen die Momente aufgrund der exzentrischen Radialkräfte, die durch die Wirkung der diamantbeschichteten Drähte verursacht werden, zu erhöhen.
Vorteilhafterweise gibt es zwischen den beiden Abschnitten 331, 332 der radial äußeren Laufbahn 330 des radial inneren Rings 33 eine radial innere Umfangsnut 50, die Schmierfett enthält, um die radial äußere Laufbahn 330 geschmiert zu halten.
Das Vorhandensein der Umfangsnut 50 ist vorteilhaft, da, um zwei Abschnitte 331, 332 der Laufbahn, die zueinander spiegelbildlich sind, auf dem radial inneren Ring 33 zu bilden, benötigt das Werkzeug, das die Bearbeitung durchführt, in jedem Fall eine Auslassnut in einer Zwischenposition auf halber Ringlänge benötigt. Andernfalls würde zwischen den beiden Abschnitten der Laufbahn ein Höcker oder jedenfalls eine ungleichmäßige Stelle entstehen, mit der Gefahr, einen Ausgangspunkt für Risse zu erzeugen. Vorteilhaft ist es auch, wenn die erforderliche Auslassnut derart mit geeigneten Abmessungen ausgebildet ist, dass sie als kleines Reservoir für das Schmierfett ausgelegt ist, dessen Vorhandensein während des Einsatzes auf Marmorschneidemaschinen in Anbetracht der hohen Schneidtemperaturen, die bei den Schneidvorgängen entstehen, zweifellos von Vorteil ist.
Vorzugsweise und aus den bereits erörterten Gründen kann die radial innere Laufbahn 310 des radial äußeren Rings 31 auch aus zwei voneinander getrennten Abschnitten 311, 312 zusammengesetzt sein, die in Bezug auf die Symmetrieachse X der Lagereinheit 10 spiegelbildlich sind.
Vorteilhafterweise kann auch zwischen den beiden Abschnitten 311, 312 der radial inneren Laufbahn 310 des radial äußeren Rings 31 eine radial äußere Umfangsnut 50' vorhanden sein, die Schmierfett enthält, um die radial innere Laufbahn 310 geschmiert zu halten.
Vorzugsweise und noch mit dem Ziel, den Widerstand gegen Momente aufgrund der exzentrischen Radialkräfte zu erhöhen, sind vier Kontaktpunkte 40 zwischen den Laufbahnen 310, 330 und den Wälzkörpern 32' bereitgestellt, d.h. ein Kontaktpunkt 40 für jeden Abschnitt 311, 312, 331, 332 der Laufbahnen 310, 330.
Vorteilhafterweise sind die vier Kontaktpunkte 40 symmetrisch zur Symmetrieachse X der Lagereinheit 10. Insbesondere kann ein Winkel α, der zwischen der Achse X und der geraden Linie, die jeden Kontaktpunkt 40 mit dem Mittelpunkt C der Wälzkörper 32' verbindet, gebildet wird, zwischen 20° und 40° betragen. Auf diese Weise erhält man, wie aus den theoretischen Berechnungen auf der Grundlage experimenteller Tests hervorgeht, das beste Ergebnis hinsichtlich der Reduzierung der Auswirkungen der resultierenden Axialkraft Fa und der resultierenden Radialkraft Fr, die von der Marmorschneidemaschine auf das Lager 10 übertragen werden. Noch bevorzugter ist 25° ein optimaler Wert für den Winkel α.
Die Abmessungen der umfänglichen Nuten 50, 50' müssen optimiert werden, sodass sie einerseits groß genug sind, um eine signifikante Menge an Schmierfett aufzunehmen, und andererseits nicht so groß sind, dass sie die Gesamtfläche der Laufbahnen und insbesondere die Kontaktzonen in der Nähe der Kontaktpunkte 40 übermäßig verringern.
Mit Bezug auf 4 und insbesondere mit Bezug auf die radial äußere Laufbahn 330 des radial inneren Rings 33 sind die zugehörigen Kontaktpunkte 40, die auf derselben zylindrischen Fläche koaxial zur Achse Y angeordnet sind, axial um einen bestimmten axialen Abstand A voneinander beabstandet, und die zugehörige Umfangsnut 50, die axial in einer im Wesentlichen Zwischenposition zwischen den beiden zugehörigen Kontaktpunkten 40 positioniert ist, hat eine Breite B, die vorteilhafterweise zwischen 40 % und 60 % des Abstands A liegt und noch bevorzugter gleich 50 % desselben Abstands A ist kann.
Die Tiefe C der Umfangsnut 50 in radialer Richtung kann dagegen zwischen 40 % und 60 % der Breite B der Umfangsnut 50 sein und noch bevorzugter gleich 50 % derselben Breite B sein.
Mit Bezug auf 5 und insbesondere mit Bezug auf die radial innere Laufbahn 310 des radial äußeren Rings 31 sind die Lage und die Abmessungen der Umfangsnut 50' identisch mit denjenigen, die im Zusammenhang mit der Umfangsnut 50 der radial äußeren Laufbahn 330 beschrieben sind.
Im Allgemeinen, als Ergebnis der vorliegenden Erfindung, können die Kontaktkräfte, zwischen den Wälzkörpern 32' und den Laufbahnen 310, 330 auf die vier Kontaktpunkte 40 verteilt sein, d.h. ein Kontaktpunkt für jeden Abschnitt 311, 312, 331, 332 der Laufbahnen. Auf diese Weise ist es möglich, die axialen Abmessungen der Lagereinheit zu minimieren, da nur ein Innenring und nicht ein Paar von Innenringen verwendet werden kann. Gleichzeitig kann durch das Vorhandensein von vier Kontaktpunkten zwischen den Laufbahnen und den Wälzkörpern der Widerstand gegen die Momente, die durch die exzentrischen Radialkräfte entstehen, die durch die Wirkung der diamantbeschichteten Drähte verursacht werden, erhöht werden. Auf diese Weise wird die Lebensdauer des Lagers erhöht und die Qualität des Schneidens der Marmorplatten verbessert.
Darüber hinaus wirken die auf jeder der Laufbahnen 330, 310 gebildeten Umfangsnuten 50, 50', die aus den oben genannten technologischen Gründen erforderlich sind, vorteilhaft als Schmierfettbehälter, was zu einer guten Schmierung der besagten Laufbahnen beiträgt.
Neben den Ausführungsbeispielen der Erfindung in den oben beschriebenen Varianten sind selbstverständlich zahlreiche weitere Varianten denkbar. Es muss auch klar sein, dass diese Ausführungsbeispiele nur Beispiele sind und weder den Umfang der Erfindung noch ihre Anwendungen noch ihre möglichen Auslegungen einschränken. Im Gegenteil, obwohl die vorstehend ausgelegte Beschreibung es dem Fachmann ermöglicht, die vorliegende Erfindung zumindest in einem ihrer Ausführungsbeispiele zu verwirklichen, versteht es sich von selbst, dass zahlreiche Variationen der beschriebenen Komponenten möglich sind, ohne dass dadurch vom Umfang der Erfindung abgewichen wird, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, die wörtlich und/oder in Übereinstimmung mit ihren gesetzlichen Entsprechungen ausgelegt werden.

Claims

Lagereinheit (10) für eine Marmorschneidemaschine mit: - einem radial äußeren Ring (31), der um eine zentrale Drehachse (Y) der Lagereinheit (10) drehbar ist und mit einer radial inneren Laufbahn (310) ausgestattet ist, - einem stationären radial inneren Ring (33), der mit einer radial äußeren Laufbahn (330) ausgestattet ist, - einer Reihe (32) von Wälzkörpern (32'), die zwischen dem radial äußeren Ring (31) und dem radial inneren Ring (33) angeordnet ist, wobei die entsprechenden Laufbahnen (310, 330) das Abrollen der Wälzkörper (32') ermöglichen, wobei die Lagereinheit (10) dadurch gekennzeichnet ist, dass die radial äußere Laufbahn (330) des radial inneren Rings (33) aus zwei Abschnitten (331, 332) zusammengesetzt ist, die voneinander getrennt und die in Bezug auf eine Symmetrieachse (X) der Lagereinheit (10) spiegelbildlich sind, wobei die Achse (X) eine radiale Richtung hat.
Lagereinheit (10) gemäß Anspruch 1, wobei zwischen den beiden Abschnitten (331, 332) der radial äußeren Laufbahn (330) des radial inneren Rings (33) eine radial innere Umfangsnut (50) vorhanden ist, die ein Schmierfett enthält, um die radial äußere Laufbahn (330) geschmiert zu halten.
Lagereinheit (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die radial innere Laufbahn (310) des radial äußeren Rings (31) aus zwei Abschnitten (311, 312) besteht, die voneinander getrennt sind und die miteinander in Bezug auf die Symmetrieachse (X) der Lagereinheit (10) spiegelbildlich sind.
Lagereinheit (10) gemäß Anspruch 3, wobei zwischen den beiden Abschnitten (311, 312) der radial inneren Laufbahn (310) des radial äußeren Rings (31) eine radial äußere Umfangsnut (50') vorhanden ist, die ein Schmierfett enthält, um die radial innere Laufbahn (310) geschmiert zu halten.
Lagereinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vier Kontaktpunkte (40) zwischen den Laufbahnen (310, 330) und den Wälzkörpern (32') bereitgestellt sind.
Lagereinheit (10) gemäß Anspruch 5, wobei die vier Kontaktpunkte (40) symmetrisch hinsichtlich der Symmetrieachse (X) der Lagereinheit (10) sind.
Lagereinheit (10) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei ein Winkel (α), der zwischen der Achse (X) und einer geraden Linie, die jeden Kontaktpunkt (40) mit einem Mittelpunkt (C) der Wälzkörper (32') verbindet, gebildet ist, zwischen 20° und 40° liegt.
Lagereinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei eine Breite (B) der Umfangsnut (50, 50') zwischen 40% und 60% eines axialen Abstands (A) zwischen einem Paar von Kontaktpunkten (40) liegt.
Lagereinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei eine Tiefe (C) in einer radialen Richtung der Umfangsnut (50, 50') zwischen 40% und 60% der Breite (B) der Umfangsnut (50, 50') liegt.