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In ein Lagergehäuse einsetzbare Lageraufnahmescheibe für die Lagerzapfen
eines Dreirollensystems zur spielfreien Lagerung einer rasch laufenden Spindel Es
isst bekannt, eine rasch laufende Spindel, z. B. eine Schleifspindel, an mindestens
zwei Stellen zwischen drei im Kreis angeordneten drehbaren Rollen, deren Durchmesser
erheblich größer ist als der Spindeldurchmesser, spielfrei zu lagern. Die Lagerzapfen
des Dreirollensystems stützen sich hierbei in zwei in ein Lagergehäuse einsetzbaren
Lageraufnahmescheiben ab. Da die Übertragung der Drehbewegung zwischen den Rollen
und der Spindel, gleich ob die Rollen auf angetriebenen Wellen sitzen oder die Spindel
unmittelbar angetrieben ist, z. B. ein Turbinenrad oder einen in einem elektromagnetischen
Feld drehenden Läufer trägt, durch Abwälzen erfolgt, muß eine ständige Anpreßkraft
zwischen den Rollen und der Spindel vorhanden sein. Hierzu hat man bereits eine
der drei Lagerstellen jeder Lageraufnahmescheibe in radialer Richtung federnd nachgiebig
angeordnet.
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Bei bekannten Ausführungen solcher Dreirollensysteme ist die federnd
nachgiebige Lagerstelle der Lageraufnahmescheiben in einem besonderen Körper vorgesehen,
der in einer radialen Führung der Scheibe gegen Federkraft verschiebbar ist. Diese
Anordnung ist umständlich und teuer und läßt sich in kleinen Abmessungen nicht durchführen.
Außerdem kann sich der Lagerkörper in seiner Führung verklemmen.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Lageraufnahmescheiben
durch Anbringen von Ausnehmungen federnd auszubilden. Hierbei ist darauf zu achten,
daß einmal die Federung ausreicht, um die durch Schmierkeilwirkung und Erwärmung
während des Laufes entstehenden Spannungen im Lagerkörper abzufangen und Verschleiß
auszugleichen und zum anderen die auftretenden Spannungen von der geometrischen
Genauigkeit des Lagergehäuses und dessen Verspannung in der Maschinenhalterung sowie
von der Drehrichtung unabhängig sind.
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Gemäß der Erfindung werden diese Forderungen in ihrer Gesamtheit dadurch
erfüllt, daß bei einer Lageraufnahmescheibe mit drei im Kreis angeordneten Lagerstellen,
von denen eine in radialer Richtung federnd nachgiebig ausgebildet ist, ein die
federnd nachgiebige Lagerstelle bildender, von der Wand des Lagergehäuses freier,
ringförmiger Scheibenteil mit einem die beiden Festlager enthaltenden, mindestens
den halben lichten Querschnitt des Lagergehäuses füllenden Scheibenteil nur durch
zwei dünnwandige Stege Verbindung hat, die von einander etwa diametral gegenüberliegenden
Stellen des Ringteiles mit spiegelbildlichem Verlauf zur gemeinsamen Achsebene des
Ringteiles und der Spindel ausgehen und an in der Nähe der Wand des Lagergehäuses
gelegenen Stellen in den anderen Scheibenteil übergehen. Die dünnwandigen Stege
wirken wie Blattfedern und bilden eine federnde Brücke, in deren Mitte der Lagerring
innerhalb eines Leerraumes des Lagergehäuses aufgehängt ist und die sich beiderseits
an einem starren Teil abstützt, der gegenüber den vom Lagergehäuse her wirkenden
Kräften unempfindlich ist. Der Lagerring kann daher unabhängig von den von seiten
des Lagergehäuses herrührenden Krafteinflüssen in genau radialer Richtung federn,
so daß auch die Drehrichtung auf den Anpreßdruck zwischen Rollen und Spindel keinen
Einfluß hat. Die Federungseigenschaften können durch mannigfache Gestaltungsmöglichkeiten
für die Materialstege in weiten Grenzen ausgewählt werden.
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Besonders günstig ist eine Ausführungsform, bei der die Stellen, an
denen die dünnwandigen Stege in den die beiden Festlager enthaltenden Scheibenteil
übergehen, in einer zur gemeinsamen Achsebene der Festlager parallelen Ebene liegen,
die ungefähr durch die Spindelachse geht. Hierbei werden die Wärmedehnungen des
Systems ausschließlich durch eine gleichlaufende Wärmedehnung der dünnwandigen Stege
kompensiert, die in der gleichen Richtung und im gleichen Ausmaß wie das aus der
Spindel und den Lagerrollen bestehende System bei Erwärmung wachsen.
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Die erfindungsgemäßen Lageraufnahmescheiben können verhältnismäßig
billig nach bekannten Verfahren als Präzsionsgußstücke hergestellt werden.
Die
Dämpfungseigenschaften des Systems lassen sich dadurch erheblich verbessern, daß
man den freien Raum zwischen dem ringförmigen Scheibenteil und dem die Festlager
enthaltenden Scheibenteil und/oder den freien Raum innerhalb des Lagergehäuses ganz
oder teilweise mit einem schwingungsdämpfenden Werkstoff ausfüllt, beispielsweise
durch Aufvulkanisieren von ölbeständigem Gummi auf die entsprechenden Partien der
Lageraufnahmescheibe.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten
Beispielen erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Lagergehäuse,
Fig. 2 bis 6 Schnitte nach Linie II-II der Fig. 1 für verschiedene Ausführungsformen
der Lageraufnahme-Die Spindellagerung ist in ein an seiner Innenseite zylindrisches
Lagergehäuse 1 eingebaut, das an seinen beiden Stirnseiten durch Deckel 2 und 3
öldicht abgeschlossen ist. Die in der Achse des Lagergehäuses 1 liegende Spindel
4, z. B. eine Schleifspindel, ist innerhalb des Lagergehäuses beim Ausführungsbeispiel
Fig. 1 an zwei Stellen zwischen drei Rollen gelagert, deren Durchmesser erheblich
größer ist als der Spindeldurchmesser. Die drei Rollen jedes Rollensatzes sind mit
5, 6, 7 bezeichnet. Die gleichliegenden Rollen beider Rollensätze sitzen beim Ausführungsbeispiel
auf Wellen 8, 9, 10, mit denen sie zweckmäßig aus einem Stück bestehen. Die Rollenwellen
8, 9, 10 sind beiderseits in Lageraufnahmescheiben 11 gelagert. Die Lagerung der
Wellen geschieht beim Ausführungsbeispiel in Wälzlagern, die in Aufnahmebohrungen
12, 13, 14 der Lageraufnahmescheiben 11 eingesetzt sind. Die beiden Lageraufnahmescheiben
11 sind im Lagergehäuse 1 durch in Nuten 15 eingreifende Haltemittel 16 bezüglich
ihrer Aufnahmebohrungen 12, 13, 14 in übereinstimmender Lage gehalten und gegen
Verdrehen gesichert. Der Antrieb wird beim Ausführungsbeispiel in die Rollenwellen
8, 9, 10 eingeleitet, die hierzu auf den durch den einen Gehäusedeckel 3 hindurchgeführten
Enden Riemenscheiben 17, 18 und 19 tragen, die von einem gemeinsamen Triebriemen
umschlossen sein können. Zweckmäßig ist die auf der Antriebsseite befindliche Lageraufnahmescheibe
11 im Lagergehäuse 1 in Achsrichtung festgelegt und die andere Lageraufnahmescheibe
in Achsrichtung verschiebbar, so daß sie axialen Wärmedehnungen des Lagereinbaues
nachgeben kann.
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Die beiden Lageraufnahmescheiben 11 haben einen starren Teil 21, der
etwas mehr als die Hälfte des lichten Querschnitts des Lagergehäuses 1 ausfüllt.
In dem Scheibenteil 21 sind zwei Aufnahmebohrungen 12 und 13 vorgesehen. Die dritte
Lageraufnahmebohrung 14 befindet sich in einem ringförmigen Scheibenteil 22, der
von dem an der Wand des Lagergehäuses 1 anliegenden Scheibenteil 21 oberhalb der
Spindel 4 getrennt ist und außerdem in dem Leerraum oberhalb des Scheibenteiles
21 frei liegt, also mit der Wand des Lagergehäuses 1 keine Berührung hat. Von dem
Ringteil 22 gehen an zwei einander ungefähr diametral gegenüberliegenden Stellen
23, die in einer zur gemeinsamen Achsebene 24 der beiden Aufnahmebohrungen 12 und
13 parallelen Ebene 25 liegen, dünnwandige Materialstege 26 aus, die in Randnähe
bei 27 in den Scheibenteil 21 übergehen, und zwar mit spiegelbildlichem Verlauf
zu der durch die Achse der dritten Lageraufnahmebohrung 14 und der Spindel 4 gelegten
Ebene 28. Die Stege 26 wirken wie Blattfedern und bilden eine federnde Brücke, in
deren Mitte der Ringteil 22 der Lageraufnahmescheibe aufgehängt ist. Hierdurch ist
der Ringteil 22 und damit die in ihm gelagerte Rollenwelle 10 in genau radialer
Richtung zur Achse der Spindel 4 federnd nachgiebig. Der Scheibenteil 21 ist gegenüber
den Kräften, die von innen her über die Spindel 4 und von außen vom Lagergehäuse
her auf ihn einwirken, praktisch starr. Die in dem Scheibenteil 21 in die Bohrungen
12 und 13 eingebauten Lager sind dadurch Festlager. Infolge des starren Verhaltens
des Scheibenteiles 21 können auch vorn Lagergehäuse 1, z. B. durch dessen Verspannung
in der Maschinenhalterung ausgeübte Kräfte auf die Federung der Materialstege 26
keinen Einfluß haben. Insoweit stimmen die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 und 6
miteinander überein.
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Beim Ausführungsbeispiel Fig. 2 liegen die Anschlußstellen 23 und
27 der dünnwandigen Stege 26 an dem ringförmigen Scheibenteil 22 und an dem die
Festlager enthaltenden Scheibenteil 21 in ein und derselben, zur gemeinsamen Achsebene
24 der Festlager parallelen Ebene 25. Die Materialstege 26 können, wie in Fig. 2,
links, dargestellt, eben sein, also vollständig in der Ebene 25 verlaufen. Die Federung
der Materialstege 26 kann dadurch weicher gestaltet werden, daß man sie, wie es
in Fig. 2, rechts, dargestellt ist, mit quer zu ihrer Hauptrichtung (zwischen 23
und 27) verlaufenden Wellen 29 versieht.
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Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Stellen 27, an denen
die dünnwandigen Stege 26 in den die Festlager enthaltenden starren Scheibenteil
21 übergehen, in einer zur gemeinsamen Achsebene der Festlager parallelen Ebene
liegen, die ungefähr durch die Achse der Spindel 4 hindurchgeht. Die Materialstege
26 sind hierbei rechtwinklig abgebogen. Die beiden Schenkel der Materialstege 26
sind mit 26' und 26" bezeichnet. Der parallel zur gemeinsamen Achsebene 28 des Lagerringes
22 und der Spindel 4 verlaufende Schenkel 26' wächst bei Erwärmung im Betrieb in
gleichem Maße wie der Abstand zwischen den Achsen des Lagerringes 22 und der Spindel
4. Hierdurch ist der Anpreßdruck zwischen den Rollen 5, 6, 7 und der Spindel 4 von
der im Betrieb auftretenden Erwärmung praktisch unabhängig.
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Auch bei dieser Ausführungsform kann die gegenüber der Ausführungsform
Fig. 2 an sich schon weichere Federung durch eine Wellung 29 der Materialstege 26
noch weicher gestaltet werden. In Fig. 4 ist die Wellung 29 in dem an den Lagerring
22 anschließenden Schenkel 26" und in Fig. 5 in dem an den starren Scheibenteil
21 anschließenden Schenkel 26' vorgesehen.
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Beim Ausführungsbeispiel Fig. 6 verlaufen die gegebenenfalls gewellten,
dünnwandigen Stege 26 in etwa radialer Richtung zu dem ringförmigen Scheibenteil
22 in einem spitzen Winkel zur gemeinsamen Achsebene 24 der beiden Festlager. Auch
hier hat die Wärmedehnung der Stege .eine zur gemeinsamen Achsebene 28 des Ringteiles
22 und der Spindel 4 parallele Komponente, so daß der Einfluß der Wärmedehnungen
auf den Anpreßdruck zwischen den Rollen 5, 6, 7 und der Spindel 4 praktisch ausgeschaltet
ist.
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D i.e Leerräume zwischen dem ringförmigen Scheibenteil 22 und dem
die Festlager enthaltenden Scheibenteil 21 und/oder die Leerräume des Lagergehäuses
1 sind bei den Ausführungsbeispielen ganz oder teilweise durch schwingungsdämpfende
Werkstoffe ausgefüllt, die in den Fig. 2 und 3 durch kreuzschraffierte Flächenstücke
30 angedeutet sind. Als schwingungsdämpfender Werkstoff kommt vornehmlich ölbeständiger
Gummi
in Betracht, der auf die Lageraufnahmescheibe aufvulkanisiert werden kann.