DE1077943B

DE1077943B - Hydrostatische Gleitlagerung des Arbeitstisches einer Werkzeug-maschine, insbesondere der Planscheibe einer Karusselldrehbank

Info

Publication number: DE1077943B
Application number: DEE9224A
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1953-07-16
Filing date: 1954-07-07
Publication date: 1960-03-17
Also published as: GB771892A; CH317617A; FR1109449A; US2800375A

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Gleitlagerung des Arbeitstisches einer Werkzeugmaschine, insbesondere der Planscheibe einer Karusselldrehbank, bei der in der Gleitfläche Vertiefungen angeordnet sind, die durch unter Druck zugeführtes Schmiermittel Druckpolster bilden.

Hydrostatische Gleitlagerungen dieser Art sind an sich bekannt. Es sind hierbei in der Lagergleitfläche verteilt einzelne Nuten für die Zuführung des Schmieröls vorgesehen, die getrennt voneinander mit Schmieröl versorgt werden. Entweder sind in den von einer einzigen Pumpe ausgehenden Zuleitungen zu den Nuten Drosselstellen eingebaut, oder es ist für die Belieferung jeder Nut eine besondere Zahnradpumpe vorgesehen, so daß also jeder Nut eine bestimmte Schmiermittelmenge zugeführt wird.

Ferner ist auch die Maßnahme bekannt, an den Zuführstellen für die Druckflüssigkeit in der einen der Gleitflächen Taschen vorzusehen, die im Vergleich zur gesamten Lagerfläche eine verhältnismäßig große Ausdehnung haben. Das Flüssigkeitspolster in diesen Taschen trägt dabei einen beträchtlichen Teil der Last des gleitenden Teils, wobei aber die Zähigkeitskräfte infolge der erhöhten Schmiermittelschichtdicke in diesen Taschen verhältnismäßig klein bleiben. Ein solches Lager arbeitet daher mit kleinen Reibungsverlusten. Von den Taschen strömt das Schmiermittel durch den Spalt zwischen den die Taschen begrenzenden Führungsbahnen und der Gegengleitfläche ab.

Diese bekannten Gleitlagerungen arbeiten aber nur in einem bestimmten Betriebszustand vollkommen richtig. Wird beispielsweise die Last größer, so kann es vorkommen, daß die Schmierfilmstärke zwischen den Gleitflächen so klein wird, daß die Zähigkeitskräfte stark anwachsen, oder es kann sogar metallische Berührung eintreten. Auch hat sich gezeigt, daß sich bei Erhöhung der Gleitgeschwindigkeit über einen bestimmten Betrag der Schmiermittelabfluß von den erwähnten Druckpolstern je nach Ausbildung der Taschen stark erhöht, so daß sich bei hohen Gleitgeschwindigkeiten eine ungenügende Tragfilmstärke einstellen kann.

Die Erfindung bezweckt nun, bei einer hydrostatischen Gleitlagerung der eingangs beschriebenen Art eine bessere Anpassung an sich ändernde Betriebsverhältnisse zu erreichen. Zu diesem Behufe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgesehen, welche die Dicke des zwischen den Lagerflächen befindlichen Tragfilms in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße regelt oder steuert. Die Steuerung kann hierbei in Abhängigkeit von irgendeiner Betriebsgröße, wie Quer- oder Längsbelastung, Drehmoment, Leistung, Relativgeschwindigkeit der Gleitflächen, oder der Hydrostatische Gleitlagerung
des Arbeitstisches einer Werkzeugmaschine, insbesondere der Planscheibe einer Karusselldrehbank

Anmelder:

Escher Wyss G. m. b. H.,
Ravensburg (Württ.)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 16. Juli 1953

Viskosität erfolgen, oder es kann auch unabhängig vom Betriebszustand die Dicke des Tragfilms auf einen konstanten Wert geregelt werden.

Es können hierbei bekannte Mittel verwendet werden. Die Tragfilmdicke kann beispielsweise durch Veränderung der Schmiermittelzufuhr zu den vom Druckmittel durchflossenen Vertiefungen der Gleitfläche beeinflußt werden, etwa durch Änderung der Stellung eines Drosselorgans in der Zuleitung oder eines Überströmventils, oder auch durch Veränderung der Drehzahl der Schmiermittelpumpe oder des Hubes, wenn es sich um eine Kolbenpumpe handelt. Durch Verwendung von Kurvenscheiben in der Steuervorrichtung können beliebige Gesetzmäßigkeiten in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße hergestellt werden. Es sind auch Meßgeräte bekannt, vermittels welcher der Abstand der Gleitflächen und damit die Tragfilmdicke mit großer Genauigkeit gemessen werden kann, bzw. Geräte, die auf Veränderung dieses Abstandes ansprechen, seien es hydraulische Geräte, bei denen beispielsweise der Ausfluß von Druckmittel aus einer Düse oder die Richtung eines Flüssigkeitsstrahles durch einen darin eintauchenden Ablenker beeinflußt wird, seien es elektrische Mittel kapazitiver oder induktiver Art. Auch sind allgemein Mittel für die Verstärkung von Impulsen bekannt, die von solchen Geräten ausgehen, um Einrichtungen steuern zu können, für deren Betätigung ein größerer Kraftaufwand erforderlich ist.

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In der Zeichnung ist als Beispiel eine Ausführungs- natürlich das Schmiermittel auch von den Taschen in

form des Erfindungsgegenstandes vereinfacht darge- tangentialer Richtung ab, wobei es dann im Bereich

stellt. Es zeigt zwischen den Taschen radial nach außen oder nach

Fig. 1 eine Draufsicht auf die kreisförmigen Gleit- innen umgelenkt wird,
bahnen einer Karusselldrehbank, 5 Die Taschen können als gleichmäßige Vertiefungen

Fig. 2 einen radialen Schnitt durch die äußere in der Gleitbahn ausgebildet sein. Im Ausführungs-Gleitbahn und den darauf gleitenden Teil nach der beispiel gemäß den Fig. 1 und 4 laufen die Vertiefun-Linie H-II der Fig. 1, gen in der Gleitrichtung in einem Bereich 16 keil-

Fig. 3 einen entsprechenden Schnitt durch eine förmig aus.

Gleitbahn, die noch eine Führung für eine Gegen- io In Fig. 3 ist im Querschnitt eine Gleitbahn 17 dar-

halteleiste aufweist, gestellt, die außer einer Auflagefläche für einen glei-

Fig. 4 einen Schnitt in der Gleitrichtung durch ein tenden Teil 18 noch eine Führung für eine mit dem

Druckpolster nach der Linie IV-IV der Fig. 1 und gleitenden Teil durch Schrauben 19 verbundene Ge-

Fig. 5 eine Gesamtanordnung der Lagerung für genhalteleiste 20 aufweist. In der Auflagefläche sind die Planscheibe einer Karusselldrehbank. 15 mit Schmiermittel gefüllte Taschen 21 in der an Hand

Gemäß Fig. 1 ist für die Lagerung der Planscheibe der Fig. 1 und 2 mit Bezug auf die Taschen 4 be-

der Karusselldrehbank eine innere Gleitbahn 1 und schriebenen Weise angeordnet. Die Druckflüssigkeit

eine äußere Gleitbahn 2 vorgesehen. In der inneren wird durch Bohrungen 22 zugeleitet und fließt einer-

Gleitbahn sind acht Taschen 3 und in der äußeren seits in einen Sammelkanal 23 und andererseits in Gleitbahn zweiunddreißig Taschen 4 vorhanden. Die 20 einen Raum 24, um von dort durch Bohrungen 25 in

Taschen 4 sind von Führungsbahnteilen 2¹ umgeben. einen Sammelkanal 26 zu gelangen.

Vier Schmiermittelzuführungen 5 sind getrennt an je Verteilt in der Führungsfläche für die Gegenhalte-

eine Gruppe von zwei Taschen 3 der inneren Gleit- leiste sind nun ebenfalls mehrere mit Schmiermittel

bahn angeschlossen, und acht Schmiermittelzuführun- gefüllte Taschen 27 angeordnet. Mehrere getrennte gen 6 sind je an eine Gruppe von vier Taschen 4 der 25 Schmiermittelzuführungen 28, von denen jede eine

äußeren Gleitbahn angeschlossen. Jede der Schmier- bestimmte, einstellbare Schmiermittelmenge zuleitet,

mittelzuführungen der inneren Gleitbahn wird durch sind je an mindestens eine der Taschen 27 angeschlos-

eine besondere Pumpe 7 und jede der Schmiermittel- sen. Das Schmiermittel fließt durch die beiderseits

Zuführungen der äußeren Gleitbahn durch eine be- der Taschen liegenden Spalte unmittelbar bzw. über

sondere Pumpe 8 mit Schmiermittel beliefert. 30 den Raum 24 durch die Bohrungen 25 in den Sammel-

Durch die Pumpen 7 bzw. 8 wird jeder der Zufüh- kanal 26 ab. Die an Hand der Fig. 1 und 2 erläuterrungen 5 bzw. 6 und damit den angeschlossenen, mit ten Maßnahmen sind .hier also auch auf die Schmie-Schmiermittel gefüllten Taschen 3 bzw. 4 getrennt rung der Führungsbahnen der Gegenhalteleiste überSchmiermittel unter Druck zugeleitet. Die in der tragen.

Gleitfläche angeordneten Taschen 3 und 4 sind Ver- 35 Die Gegenhalteleiste verhindert ein allzu starkes tiefungen, die durch das unter Druck zugeführte Anheben des gleitenden Teiles 18 der Werkzeug-Schmiermittel Druckpolster bilden, maschine, sei es infolge des Druckes in den Räumen

Die vorstehend beschriebene Ausführung einer 21 oder infolge äußerer Kräfte. Dadurch, daß in die

Gleitbahn schmierung ist an sich bekannt und nicht Taschen 27 Schmiermittel eingepreßt wird, wird aber

Gegenstand der Erfindung. 40 ein sattes Anpressen der Gegenhalteleiste an ihre

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die äußere Gleitbahn Führungsbahn verhindert. Durch entsprechende Rege- und durch den darauf gleitenden Teil der Planscheibe lung der den Druckräumen 21 und 27 zugeführten in größerem Maßstabe dargestellt. Dieser Teil der Schmiermittelmengen wird erreicht, daß sowohl an Planscheibe ist mit 9 bezeichnet. Auf ihm ist ver- den Führungsbahnen des gleitenden Teiles 18 als auch mittels Schrauben 10 ein Gleitbelag 11 befestigt. Von 45 an jenen der Gegenhalteleiste Schmierfilme von hinder zugehörigen Schmiermittelzufuhr 6 gelangt das reichender Dicke erhalten werden, um metallische Schmiermittel durch eine Verbindungsleitung 12 und Berührung der Gleitflächen zu verhindern,
einen Kanal 13 unter Druck in die Tasche 4. Statt die Schmiermittelzuführungen einzeln mit be-

Durch die zugehörige Pumpe 8 wird Flüssigkeit sonderen Pumpen auszurüsten, ist es auch möglich, gefördert, durch deren Druck der gleitende Teil 9 so ₅₀ sie von einer gemeinsamen Speiseleitung ausgehen zu weit angehoben wird, daß das Schmiermittel durch lassen, die von einer einzigen Pumpe beliefert wird. Spalte 14 zwischen den Führungsbahnen 2¹ und dem Um aber dabei doch zu erreichen, daß jede der gleitenden Teil in Sammelkanäle 15 der Gleitbahn 2 Taschen bzw. jede der Taschengruppen auch bei sich abfließen kann. Von dort wird es wieder dem (nicht ändernden Betriebsbedingungen eine zur Gewährgezeichneten) Sammelgefäß für das Schmiermittel 55 leistungvonFlüssigkeitsreibunghinreichendeSchmierzugeführt, von welchem die Pumpen ihre Fördermenge mittelmenge erhält, sind Vorrichtungen vorgesehen, ansaugen. Die Pumpen liefern hierbei ihre ganze durch welche die Verteilung der Fördermenge auf die Fördermenge über die Schmiermittelzuführungen zu einzelnen Zuführungen in vorgegebener. Weise geden Druckräumen in den Taschen 3 bzw. 4, so daß regelt wird, wobei es auch erforderlich ist, daß die sich der Schmiermitteldruck entsprechend der jeweili- 60 gesamte Fördermenge der Pumpe hinreicht, um alle gen Belastung der Gleitfläche einstellt. Die Last des Druckräume mit der zur Erreichung von Flüssigkeitsgleitenden Teils stützt sich also im wesentlichen auf reibung erforderlichen Schmiermittelmenge zu verden durch das Schmiermittel gebildeten Druck- sorgen. Es kann beispielsweise eine Tastvorrichtung polstern ab. auf Veränderung des Abstandes der sich relativ zu-

Die Fördermenge der Pumpen wird so gesteuert 65 einander bewegenden Gleitflächen ansprechen und die oder geregelt, daß durch entsprechendes Anheben des Fördermenge der die Speiseleitung mit Schmiermittel gleitenden Teils 9 der Tragfilm im Spaltraum 14 eine versorgenden Pumpe und damit die Schmiermittelsich in Abhängigkeit von irgendwelchen Betriebs- zufuhr zu den Druckpolstern regelnd beeinflussen,
größen einstellende Dicke erhält. Außer in der radia- In der Gesamtanordnung gemäß Fig. 5 einer Lagelen Richtung nach außen und nach innen fließt 70 rung für die Planscheibe einer Karusselldrehbank ist

insbesondere ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Steuerung der Tragfilmdicke gezeigt. Mit 29 ist die Planscheibe der Karusselldrehbank bezeichnet, die mit einem Zapfen 30 in Lagern 31 geführt ist und einen gleitenden Teil 32 aufweist. Dieser bewegt sich auf einer Gleitbahn 33, welche Taschen 34 aufweist, an die Schmiermittelzuführungen 35 angeschlossen sind. Jede dieser Schmiermittelzuführungen, von denen der Übersichtlichkeit halber nur eine in ihrer ganzen Länge eingezeichnet ist, führt an eine Pumpe 36 der Verdrängerbauart. Diese Pumpen werden alle von einer gemeinsamen Welle 37 angetrieben und saugen das Schmiermittel aus einem Behälter 38 an. Das von der Gleitbahn abfließende Schmiermittel wird durch eine Leitung 39 in den Behälter 38 zurückgeleitet. Ein Antriebsmotor 40 überträgt über Zahnräder 41, 42, 43, 44 die Drehbewegung auf die Planscheibe 29 der Karusselldrehbank. Ein weiterer Motor 45 treibt über einen Kettenantrieb 46 und zwei Zahnräder 47 und 48 die Pumpen 36 mit einer solchen Drehzahl an, daß die Pumpen eine Schmiermittelmenge liefern, welche die Erzeugung einer hinreichenden Tragfilmdicke in der Ruhelage oder bei kleiner Drehgeschwindigkeit der Planscheibe gewährleistet.

Der Motor 40 steht ferner noch über einen Kettenantrieb 49 über die Zahnräder 47, 48 oder drei weitere Zahnräder 50, 51, 52 mit der Antriebswelle 37 der Pumpen in Verbindung. In den Antriebsmechanismus sind ferner noch Scheiben 53, 54, 55 mit Sperrklinken eingeschaltet.

Ist die Planscheibe 29 in Ruhe oder dreht sie sich nur mit geringer Geschwindigkeit, so werden die Pumpen von dem Motor 45 aus angetrieben. Die Sperrklinken der Scheiben 54 und 55 greifen dann nicht ein. Läuft dagegen die Scheibe 54 rascher um, als der Antriebsdrehzahl durch den Motor 45 entspricht, so wird das Zahnrad 47 von dem Kettenantrieb 49 aus über die Sperrklinken der Scheibe 54 angetrieben, während die Sperrklinke der Scheibe 53 über das zugehörige, nun langsamer laufende Sperrad hinweg gleitet.

Der Antrieb über die Scheibe 55 dient dazu, die Pumpen auch bei umgekehrtem Drehsinn der Planscheibe bzw. des Antriebsmotors 40 bei Überschrei- 4-5 tung einer gewissen Drehzahl von diesem Motor aus anzutreiben. Bei diesem Drehsinn gleitet die Klinke der Scheibe 54 über das Sperrad, während die Klinke der Scheibe 55 zum Eingriff kommt, falls sie sich rascher dreht, als der Drehzahl der Pumpen bei Antrieb durch den Motor 45 entspricht.

Durch diese Einrichtung wird somit erreicht, daß die Pumpen bei niedriger Gleitgeschwindigkeit, d. h. bei niedriger Drehzahl der Planscheibe, mit konstanter Drehzahl durch den Motor 45 angetrieben werden. Bei hoher Gleitgeschwindigkeit werden dagegen die Pumpen mit einer zur Gleitgeschwindigkeit, d. h. zur Drehzahl der Planscheibe, proportionalen Drehzahl durch den Motor 40 angetrieben. Das Überholgetriebe 53, 54, 55 stellt jeweils die Wirkungsverbindung mit dem schneller laufenden der beiden Antriebe her.

Durch die Veränderung der Schmiermittelzufuhr zu den Druckpolstern in Abhängigkeit von der Gleitgeschwindigkeit im Sinne einer Erhöhung mit steigender Gleitgeschwindigkeit wird eine Kompensation 6g des erhöhten Abflusses des Schmiermittels durch den Spalt zwischen den Gleitflächen bei steigender Gleitgeschwindigkeit erreicht. Eine Vergrößerung des Schmiermittelbedarfs bei gleicher Spaltweite ergibt sich vor allem infolge der Erhöhung der Reibungsarbeit und der sich daraus ergebenden Verminderung der Zähigkeit des Schmiermittels bei steigender Gleitgeschwindigkeit.

Um ein genaues Arbeiten der Werkzeugmaschine zu gewährleisten, muß ein Schiefstellen des gleitenden Teiles der Werkzeugmaschine in jedem Betriebszustand verhindert werden. Dies kann durch entsprechende Anordnung der mit getrennten Schmiermittelzuführungen versehenen Taschen oder Gruppen von Taschen auf der Gleitbahn und durch entsprechende Regelung der durch die einzelnen Zuführungen zugeleiteten Schmiermittelmengen erreicht werden. Der genannten Forderung ist beispielsweise dann weitgehend Genüge geleistet, wenn auch bei Veränderung der Schmiermittelzufuhr die den einzelnen Druckpolstern zugeführten Schmiermittelmengen in festem Verhältnis zueinander gehalten werden. Mit der Vorrichtung nach Fig. 5 wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß bei allen Pumpen 36 zur Regelung der Schmiermittelzufuhr die Drehzahl in gleicher Weise geändert wird, indem alle Pumpen vom gleichen Antrieb betätigt werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der Taschen 3 bzw. 4 sind jeweils unmittelbar benachbarte Druckräume zu einer Gruppe zusammengefaßt. Es können aber auch die Gruppen teilweise übereinandergreifen, beispielsweise derart, daß die Zuflußleitungen zu den äußersten Taschen zweier benachbarter Gruppen miteinander vertauscht werden. Durch diese Maßnahme könnten allfällig noch vorhandene Ungleichmäßigkeiten in der Förderung der einzelnen Pumpen in ihrer Wirkung eher ausgeglichen werden.

Die Fördermenge der Schmiermittelpumpen und damit die Tragfilmdicke kann statt in Abhängigkeit von der Gleitgeschwindigkeit auch in Abhängigkeit von anderen Betriebsgrößen, wie z. B. von der Belastung, vom Drehmoment, von der Leistung oder von der Viskosität des Schmiermittels, gesteuert oder geregelt werden.

An Hand der Zeichnungen wurde eine Lagerung für den Tisch einer Karusselldrehbank beschrieben. In entsprechender Weise können auch hydrostatische Gleitlagerungen mit geraden Gleitbahnen, beispielsweise für Hobelmaschinen und Fräsmaschinen, oder auch für radiale oder axiale Lagerung der Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen ausgebildet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Gleitlagerung des Arbeitstisches einer Werkzeugmaschine, insbesondere der Planscheibe einer Karusselldrehbank, bei der in der Gleitfläche Vertiefungen angeordnet sind, die durch unter Druck zugeführtes Schmiermittel Druckpolster bilden, gekennzeichnet durch eineVorrichtung, welche die Dicke des zwischen den Lagerflächen befindlichen Tragfilms steuert oder in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße regelt.

2. Lagerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Tastvorrichtung, die auf Veränderung des Abstandes der sich relativ zueinander bewegenden Gleitflächen anspricht und die Schmiermittelzufuhr zu den Vertiefungen regelt.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dicke des Tragfilms regelnde oder steuernde Vorrichtung (40, 54, 55, 36) die Schmiermittelzufuhr zu den Vertiefungen (4) in Abhängigkeit von der Gleitgeschwindigkeit verändert.

4. Lagerung nach Anspruch 1, dadurph gekennzeichnet, daß die die Dicke des Tragfilms regelnde oder steuernde Vorrichtung (36) die zugeführte Schmiermittelmenge auf die einzelnen Vertiefungen oder Gruppen von Vertiefungen in bestimmtem Verhältnis aufteilt und dieses Verhältnis auch bei Veränderung der zugeführten Schmiermittelmenge beibehält.

5. Lagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dicke des Tragfilms regelnde oder steuernde Vorrichtung Pumpen (36) der Verdrängerbauart aufweist, welche die Vertiefungen oder Gruppen von Vertiefungen einzeln unabhängig voneinander mit Schmiermittel beliefern.

6. Lagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Tragfilmdicke die Pumpen (36) zwei Antriebe (40, 45), nämlich einen mit konstanter Drehzahl (45) und einen mit zur Gleitgeschwindigkeit proportionaler Drehzahl (40), aufweisen, wobei ein Überhölgetriebe (53, 54, 55) die Wirkverbindung mit dem schneller laufenden der beiden Antriebe herstellt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 304 590, 608 873,
844238, 919 683;

britische Patentschrift Nr. 618764;
»Machine Design«, Juli 1953, S, 134.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen