DE10235287A1

DE10235287A1 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE10235287A1
Application number: DE10235287A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Schweitzer; Paul Dietl; Andreas Urban; Andreas Lulek; Rupert Huber
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1), mit mindestens einem Innenring (2), mindestens einem Außenring (3), der einen Flansch (4) aufweist, und zwischen Innenring (2) und Außenring (3) angeordneten Wälzkörpern (5). Um ein ungleichmäßiges Tragen der Wälzkörper bei Wellendurchbiegungen auszugleichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem Flansch (4) und der Stirnseite (6) des den Außenring (3) aufnehmenden Gehäuses (7) mindestens ein Element (8) angeordnet ist, dessen Dicke (S) während des Einsatzes des Lagers (1) einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit mindestens einem Innenring, mindestens einem Außenring, der einen Flansch aufweist, und zwischen Innenring und Außenring angeordneten Wälzkörpern.
Insbesondere bei der Lagerung von Druckzylindern in Druckmaschinen werden Lageranordnungen benötigt, um die Kräfte vom Druckzylinder in das Gehäuse übertragen zu können und eine präzise Lagerung des Druckzylinders sicherzustellen. Häufig kommen hierbei Lageranordnungen mit mehreren Reihen Wälzkörper zum Einsatz. Im Betrieb unterliegt der Druckzylinder einer hohen Belastung, weshalb es zu gewissen Durchbiegungen des Druckzylinders und der am axialen Ende des Druckzylinders angeordneten Zapfen kommt. Die Durchbiegung führt zu unterschiedlicher Belastung der Wälzkörper (über deren axiale Erstreckung betrachtet) bzw. – bei mehrreihigen Lageranordnungen – zu unterschiedlicher Belastung in den einzelnen Wälzkörperreihen. Dies hat eine Reduzierung der Lebensdauer der Lager zur Folge, da ein "Kantentragen" der Wälzkörper auftritt bzw. – bei mehrreihigen Lageranordnungen – zumindest eine Wälzkörperreihe eine relativ höhere Belastung aufnehmen muss.

Aus der DE 33 23 900 A1 ist eine mehrreihige Lageranordnung bekannt, mit der die Zapfen einer Welle gelagert werden. Auf dem konisch ausgebildeten Zapfen der Welle sind drei Lagerinnenringe angeordnet, wobei der Durchmesser der Laufbahnen jeweils verschieden ist. Die zugehörigen drei Lageraußenringe sind geometrisch gleich ausgebildet, so dass hier Wälzkörper mit unterschiedlichen Durchmessern zum Einsatz kommen, um eine stabile und präzise Lagerung der Walze zu gewährleisten.

Ähnliche Lösungen für die Lagerung des Zapfens einer Walze sind aus der DE 200 11 947 U1 , der DE 200 11 948 U1 und der DE 200 16 713 U1 bekannt.

Bei all diesen vorbekannten Lösungen werden jedoch keine speziellen Maßnahmen ergriffen, um sicherzustellen, dass auch bei Durchbiegung der Walze und gegebenenfalls der Zapfen eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Lagerkräfte auf die Wälzkörper – betrachtet über deren axiale Erstreckung – bzw. bei mehrreihiger Lageranordnung auf die mehreren Wälzkörperreihen erfolgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Lageranordnung derart weiterzubilden, dass sichergestellt ist, dass auch bei Durchbiegung der Welle, d.h. insbesondere bei Durchbiegung des Druckzylinders in einer Druckmaschine, eine möglichst gleichmäßige Lastverteilung auf die Wälzkörper bzw. auf die einzelnen Wälzkörperreihen der Lageranordnung erfolgt, um die Lebensdauer der Lageranordnung zu erhöhen.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Flansch und der Stirnseite des den Außenring aufnehmenden Gehäuses mindestens ein Element angeordnet ist, dessen Dicke während des Einsatzes des Lagers einstellbar ist.

Gemäß einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Lager mindestens zwei Reihen Wälzkörper aufweist.

Bei dem Element, dessen Dicke während des Einsatzes des Lagers einstellbar ist, ist mit Vorteil an ein Piezo-Element gedacht. Dieses kann durch Beaufschlagung mit einem elektrischen Strom seine Abmessungen sehr feinfühlig in gewissen Grenzen ändern, wodurch eine präzise Einstellung insbesondere sehr kleiner Verschiebewege möglich ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mehrere dieser Elemente über den Umfang des Flansches verteilt angeordnet sind.

Ein konstruktiv einfacher Aufbau ergibt sich, wenn das Element durch Befestigungselemente (vorzugsweise Schrauben) zwischen Flansch und Gehäuse befestigt ist, durch die der Flansch selber am Gehäuse festgelegt ist.

Schließlich kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Außenumfang des Außenrings und der den Außenring aufnehmenden Bohrung des Gehäuses eine Spielpassung vorliegt. Hierdurch wird es in besonders einfacher Weise möglich, durch Aktivierung der Piezo-Elemente eine geometrische Änderung in der Außenringposition zu bewerkstelligen.

Das erfindungsgemäße Konzept kommt besonders gut zum Einsatz, wenn es sich bei dem Lager um ein Zylinderrollenlager handelt.

Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung einer Lageranordnung wird erreicht, dass die Wälzkörper über ihre axiale Erstreckung bzw. alle Wälzkörperreihen der Lageranordnung im Falle einer mehrreihigen Lageranordnung bei einer angenommenen bzw. zu erwartenden Durchbiegung der Welle gemäß ihrer (im voraus berechenbaren) Biegelinie gleichmäßig belastet werden. Dies hat zur Folge, dass die Lageranordnung eine deutlich höhere Lebensdauer erreicht, vergleicht man es mit vorbekannten Lösungen. Im Stand der Technik wurde bisher ein "Kantentragen" einzelner Wälzkörperreihen in Kauf genommen, was jedoch zur Folge hatte, dass die betroffenen Wälzkörperreihen vorzeitig ausfielen. Derselbe Effekt ergibt sich, wenn das Lager lediglich mit einer Wälzkörperreihe versehen ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Schnitt durch eine Lageranordnung, die für die Lagerung des Zapfens eines Druckzylinders in einer Druckmaschine vorgesehen ist,
2a ein Element, dessen Dicke während des Einsatzes des Lagers einstellbar ist, in der Draufsicht (Blick von links gemäß 1),
2b eine zu 2a alternative Ausgestaltung und
3 das Element gemäß 2 in der Seitenansicht im Schnitt.
Das Lager 1 weist einen Innenring 2 und einen Außenring 3 auf, wobei zwischen Innenring und Außenring drei Reihen Wälzkörper 5, nämlich eine Lagerreihe 9, eine Lagerreihe 10 und eine Lagerreihe 11, angeordnet sind.
Der Außenring 3 weist seitlich einen Befestigungsflansch 4 auf, mit dem er über eine Schraubverbindung (Befestigungselemente 12) an einem Gehäuse 7 festgelegt ist.
Der Innenring 2 hat drei nicht bezeichnete Laufbahnen für jeweils eine Reihe Wälzkörper 5, die Wälzkörper 5 sind hierbei als Zylinderrollen ausgebildet. Die drei Laufbahnen weisen in ihren axialen Endbereichen nicht bezeichnete Borde auf, die für eine axiale Führung der Zylinderrollen 5 sorgen.
Der Außenring 3 weist in gleicher Weise nicht bezeichnete Laufbahnen auf, die jedoch im vorliegenden Fall durch eine gemeinsame zylindrische Fläche gebildet werden. Die Wälzkörper 5 finden folglich am Außenring 3 keinen axialen Halt; das Lager 1 ist also im Ausführungsbeispiel ein Loslager.
Die radial außenliegende zylindrische Umfangsfläche des Außenrings 3 ist in einer Bohrung 13 im Gehäuse 7 untergebracht. Zwischen der Bohrung 13 und dem sich in dieser befindlichen zylindrischen Abschnitt des Außenrings 3 liegt eine Spielpassung vor, so dass der Außenring 3 in der Bohrung 13 eine geringfügige Bewegungsmöglichkeit hat.
Der Flansch 4 des Außenrings 3 liegt an der Stirnseite 6 des Gehäuses 7 an und ist dort – wie bereits erwähnt – mit den Befestigungselementen 12 festgelegt. Zwischen Flansch 4 und Stirnseite 6 des Gehäuses 7 sind mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Elemente 8 in Form von Piezo-Aktuatoren angeordnet. Diese Elemente 8 haben eine gewisse Dicke S; die Draufsicht und Seitenansicht im Schnitt sind in den 2 und 3 dargestellt. Gemäß 2a kann das Element 8 die Form eines Rings aufweisen; 2b zeigt eine alternative Ausgestaltung mit Nierenform.
Werden über nicht dargestellte elektrische Leitungen die Piezo-Elemente 8 gezielt mit einem Strom beaufschlagt, verändert sich deren Dicke S. Dies erfolgt abhängig von der Stromstärke derart, dass die Dicke S um wenige Mikrometer zu- oder abnimmt.
Diese Dickenveränderung reicht jedoch aus, um – über den Flansch 4 des Außenrings 3 wirkend – den hohlzylindrischen Abschnitt des Außenrings 3, der die Laufbahnen für die Wälzkörper 5 trägt, bezüglich der Drehachse der Lageranordnung geringfügig schief einzustellen. Die Stromstärke, mit der die einzelnen Piezo-Elemente 8 beaufschlagt werden, und die daraus resultierende Dickenänderung der Dicke S der Elemente 8, wird dabei so gewählt, dass eine Schiefstellung des Außenrings 3 in der Bohrung 13 des Gehäuses 7 erfolgt, die der erwarteten bzw. berechneten Biegelinie des Druckzylinders an der Lagerstelle entspricht. Die Durchbiegung des Druckzylinders kann also durch die Elemente 8 so "aufgefangen werden", dass alle drei Wälzkörperreihen 9, 10 und 11 gleichmäßig belastet werden.
Eine geringfügige Winkelverstellung des Außenrings 3 relativ zum Gehäuse 7 wird bei angezogenen Befestigungselementen 12 durch eine elastische Einlage 14 ermöglicht.
Mit dieser Konzeption ergibt sich, dass bei einer Durchbiegung der Welle des Druckzylinders gemäß der zu erwartenden Biegelinie kein "Kantentragen" bei den Wälzkörpern 5 des Lagers 1 auftritt, so dass ebenfalls kein vorzeitiger Verschleiß bei einer Lagerreihe beobachtet wird. Die Lebensdauer der gesamten Lageranordnung ist damit erhöht.

1: Lager
2: Innenring
3: Außenring
4: Flansch
5: Wälzkörper
6: Stirnseite Gehäuse
7: Gehäuse
8: Element
9: Lagerreihe
10: Lagerreihe
11: Lagerreihe
12: Befestigungselement
13: Bohrung
14: elastische Einlage
S: Dicke des Elements

Claims

Lageranordnung (1), mit: – mindestens einem Innenring (2), – mindestens einem Außenring (3), der einen Flansch (4) aufweist, und – zwischen Innenring (2) und Außenring (3) angeordneten Wälzkörpern (5), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Flansch (4) und der Stirnseite (6) des den Außenring (3) aufnehmenden Gehäuses (7) mindestens ein Element (8) angeordnet ist, dessen Dicke (S) während des Einsatzes des Lagers (1) einstellbar ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (1) mindestens zwei Reihen (9, 10, 11) Wälzkörper (5 ) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8) ein Piezo-Element ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elemente (8) über den Umfang des Flansches (4) verteilt sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8) durch Befestigungselemente (12) zwischen Flansch (4) und Gehäuse (7) befestigt ist, durch die der Flansch (4) am Gehäuse (7) festgelegt ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenumfang des Außenrings (3) und der den Außenring (3) aufnehmenden Bohrung (13) des Gehäuses (7) eine Spielpassung vorliegt.