DE1946832A1 - Spindellagerung einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Haudt Dipl. Phyv W.

T«L SUMM

The Bendix Corporation Fisher Building München, 16. September 1969 Detroit, Michigan, USA (Anwaltsakte M-849) Spindellagerung einer Werkzeugmaschine

Bei Werkzeugmaschinen, beispielsweise Schleifmaschinen, bei denen unterschiedliche Schleifbedingungen und hohe Belastungen ungünstige Betriebezustande zur Folge haben, ist es wichtig, daß für die Schleifscheibe eine im wesentlichen reibungsfreie Spindellagerung vorgesehen ist, die eine optimale Festigkeit aufweist« einen Betrieb ohne übermäßige Temperaturerhöhung sicherstellt und für einen im wesentlichen reibungsfreien Lauf sorgt, wodurch die erforderliche Schleifgenauigkeit erreicht wird. Die bekannten Spindellagerungen sind im Hinblick auf die gewünschte Festigkeit, und somit auf die Betriebsgenauigkeit nicht zufriedenstellend, oder sie sind in der Herstellung oder in der Wartung zu teuer, überdies werden die bekannten Lagerungen für Sohlelfscheiben gewöhnlich durch Elektro-

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motoren, und zwar über einen Riementrieb,angetrieben und versetzen somit die Schleifscheibe und die zugehörigen Bauteile in .ungewünschte Schwingungen, die den Wirkungsgrad und die Genauigkeit, mit der ein Werkstück geschliffen werden kann, herabsetzen.

Durch die Erfindung soll eine Spindellagerung geschaffen werden, die die oben erwähnten Machteile nicht aufweist. Dabei wird ausgegangen von einer Spindellagerung mit einem drehfesten Achsenkörper, der eine Längsachse aufweist, und einem durch einen Antrieb drehbaren, lastaufnehmenden Spindelkörper, der eine Bohrung aufweist, durch die sich der Achsenkörper erstreckt. Die Spindellagerung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß im Achsenkörper oder Spindelkörper mehrere Aussparungen gebildet sind, die jeweils ein Strömungsmittel-Druckpolster bilden, das eine Strömungsmittel zuführung und eine Strömungsmittelrückführung vorgesehen sind, von denen die Strömungsmittelzuführung die Druckpolster mit Strömungsmittel aus einer Strömungsmittelquelle versorgt, um den Druck in den Druckpolstern konstant zu halten und gleichzeitig für eine kontinuierliche Durchstromung der Druckpolster zu sorgen, und die Strömungsmittelrückführung, das Strömungsmittel aus den Druckpolstern durch den Achsenkörper in die Strömungsmittelquelle zurückführt, und daß die Druckpolster ein iräzisionsdrucklager bilden, in dem der Spindelkörper reibungsfrei umläuft, während die Strömungsmittelzuführung und -rückführung für eine Zirkulation des Strömungsmittels sorgen, damit der Spindelkörper und der Achsenkörper selbst bei ungünstigen Betriebsbedingungen ausreichend gekühlt werden.

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ÖAD ORfGiNAi.

Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schleifmaschine, die eine erfindungsgemäße Spindellagerung aufweist,

Pig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Pig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 2,

Pig. 6 eine der Pig. 2 entsprechende Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 7 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht längs der Linie 7-7 in Pig. 5, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig. 8 eine der Pig· 4 entsprechende Ansicht längs der Linie 8-8 in Pig. 6,

Fig. 9 eine teilweise perspektivische Ansicht der Fig. 2,

Fig. 10 eine schematische Strömungsmittelanlage, die bei den Ausführungsbeispielen nach den Pign. 2 oder 6 verwendet werden kann. -

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In Pig. 1 ist eine Schleifmaschine 20 mit einem Gestell 21 dargestellt. Bas Gestell 21 weist eine längsführung 22 auf, auf der ein Werkstückspindelstock 23.und ein Reitstock 24 "bewegbar gelagert sind. Zum Verstellen und Fixieren des Werkstückspindelstocks 23 und des Reitstocks 24 auf der Jiihrungstoahn 22 können irgendwelche bekannten Mittel vorgesehen werden; der Werksttickspindelstock 23 und der Reitstock 24 weisen Zentrierspitzen 25 bzw, 26 auf, die zur Aufnahme eines zu schleifenden Werkstücks 27 dienen»

Die Schleifmaschine 20 weist einen Schleif spindelkopf 32 auf, zu dem eine Spindellagerung 33 gehört« An der Spindellagerung 33» die gege4das Werkstück 27 und vom Werkstück 27 weg bewegbar, ist, ist eine Schleifscheibe 34 befestigt, so daß bei Drehen der Spindellagerung 33 und einer entsprechenden Querbewegung der Schleifscheibe 34 eine sehr'genau geschliffene Fläche im Wersktüek 27 entsteht, deren Kontur der Außenkontur 35 der Schleifscheibe 34 ent spricht.. Der Schleif spindelkopf 32 ist auf dem Gestell 21 Tor- und zurückbewegbar; diese Bewegung kann von einer Präzisions-Hydraulikanlage gesteuert werden, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit »wischen 0,125 und 12,5 mm/inin* ■..:-■■* . .

Die Spindellagerung weist einen Aensenk8rper 56 mit eines hinteren Befestigungsflanech 37 auf, der an eines Gehäuse,40, der , Teil des Schleifepindelkopfes .32 bildet, mittels mehrerer Schrauben 41 hefeetigt ist (Fig. 2). 3>er äußere Abschnitt des Achsenkorpers 36i weist^ eine kegelstumpfförnige Oberfläche 42 auf, die

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in einer entsprechend ausgebildeten kegelstumpfförmigen Fläche 43 einer Lagerhülse 44 sitzt. Die* Lagerhülse 44 ist an einer Platte 45 befestigt, die Teil des Gehäuses 40 des Schleifspin-' delkopfes 32 bildet. Die Platte 45 kann wie eine Tür angelenkt sein, damit die Spindellagerung 33 und die Schleifscheibe 34 leicht zugänglich sind.

Die Spindellagerung 33 weist einen drehbaren, lastaufnehmenden, im wesentlichen rohrförmigen Spindelkörper 46 auf, an dem eine Hülse 49 befestigt ist. Die Hülse 49 weist eine glatte zylindrische Innenfläche 50 auf, die somit die Innenfläche des Spindelkörpers 46 bildet. Die Schleifscheibe 34 ist an einem Zwischenstück 51 befestigt, und zwar dadurch, daß sie zwischen einem äußeren Abschnitt 52 des Zwischenstücks und einem Ring 53 eingeklemmt ist, der am Hauptabschnitt des Zwischenstücks 51 mittels mehrerer Schrauben 54 befestigt ist. Auf diese Weise sind die Stirnflächen der Schleifscheibe «wischen dem Abschnitt 52 und dem Ring 53 sandwichartig eingeklemmt· Das Zwischenstück 51 weist eine kegelstumpfförmige Oberfläche 55 auf, die gegen eine entsprechend ausgebildete kegelstumpfförmige Fläche 56|les Spindelkörpers 46 gedrückt wird. Das Zwischenstück 51 wird auf dem Spindelkörper 46 durch einen äußeren Befestigungsflansch 60 gehalten, durch den sich mehrere Schrauben 61 erstrecken, die sich außerdem durch eine mit Gewinde versehene Bohrung 62 des Spindelkörpers 46 erstrecken. Der Befestigungsflansch 60 weist eine Axialbohrung 93 auf, durch die sich der äußere Endabschnitt des Achsenkörpers 36 erstreckt·

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Der Achsenkörper 36 hat eine Längsachse, um die der Spindelkörper 46 mit seinen zugehörigen Bauteilen symmetrisch angeordnet . ist. Der Spindelkörper 46 ist mittels einer noch genauer zu beschreibenden Gleitlagerung konzentrisch zum Achsenkörper 36,und zwar mit hoher Präzision und im wesentlichen reibungsfrei, gelagert.

Ferner ist ein Antrieb in Form eines Hydraulikmotors 66 vorgesehen, der den Spindelkörper 46 und die damit verbundenen Bauteile im wesentlichen schwingungsfrei um den Achsenkörper 36 φ dreht; diese schwingungsfreie Drehung wird dadurch erreicht,daß die zusammenwirkenden Bauteile des Hydraulikmotors 66 als Teile sowohl des Achsenkörpers 36 als auch des Spindelkörpers 46 ausgebildet sind und symmetrisch um die Längsachse 65 des Achsenkörpers 36 angeordnet sind, wie später noch genauer beschrieben wird.

Die Gleitlagerung zwischen dem Spindelkörper 46 und dem Achsenkörper 36 wird durch mehrere Strömungsmittel-Druckpolster gebildet, die zwischen der Hülse 49 und der Außenfläche des Achsenkörpers 36 gebildet sind. Wie in den Fign. 2, 4 und 9 zu sehen ist, sind im Achsenkörper 36 mehrere Aussparungen gebildet, die stattdessen auch in dem Spindelkörper 46 gebildet sein könnten. Es versteht sich ion selbst, daß die Hülse 49 praktisch als integraler Teil des Spindelkörpers 46 angesehen werden kann.

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Die Aussparungen, die mit der Besugsziffer 70 gekennzeichnet .sind, erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Achsenkörpers 36· Die Aussparungen 70 sind als symmetrisch angeordnete, auf der Außenfläche des Achsenkörpers 36 gebildete . Abflachungen ausgebildet; die Aussparungen 70 begrenzen die Druckpolster, die ebenfalls mit der Bezugsziffer 70 gekennzeichnet werden sollen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind vier Druckpolster 70 vorgesehen, die, wie bereits erwähnt, sich über die gesamte Länge des Aehsenkörpere 36 erstrecken.Es ist eine Strömungsmittelzuführung vorgesehen, die ein Strömungsmittel, beispielsweise ein geeignetes Öl, von einer Strömungsmittelquelle 73 in die Druckpolster 70 befördert. Zu der Strömungsmittelzuführung gehört eine Hydraulikpurape 74 (Fig. 2), die von einem Elektromotor 75 angetrieben wird. Der Einlaß der Pumpe 74 ist mit der Strömungsmittelquelle 73 verbunden, und der Auslaß der Pumpe 74 ist an einer Zuführungsleitung 76 angeschlossen. Das Ende der Zuführungsleitung 76 ist in das hintere Ende des Achsenkörpers 36 eingeschraubt, wie bei 80 zu sehen ist.

Durch den hinteren Endabsehnitt des Achsenkörpers 36 erstreckt sich ein innerer Kanal.81. (Fig. 5), der das Ende der Zuführungsleitung 76 mit einer Ringkammer 82 verbindet. Ton der Hingkammer 82 erstrecken sich mehrere innere Kanäle 83 (£ign· 2 bis 5)» von denen

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jede in einer kalibrierten öffnung 84 endet, durch die jeweils ein zugeordnetes Druckpolster 70 mit Strömungsmittel versorgt wird. Die Kanäle 83 sind gleich ausgebildet und angeordnet, so daß das Öl, das durch einen Kanal 83 und die zugehörige Öffnung 84 fließt, im wesentlichen immer den gleichen Strömungswiderstand vorfindet, so daß der wirksame Öldruck in den vier Druckpolstern 70 im wesentlichen gleich ist.

Selbstverständlich können die öffnungen 84, je nach Bedarf, geändert werden. Bei der Pumpe 74 kann es sich ebenfalls um eine Pumpe veränderlicher Fördermenge handeln, die vom Elektromotor mit jeder gewünschten Drehzahl angetrieben werden kann,so daß ein im wesentlichen konstanter Strömungsmitteldruck und Strömungszustand erzielt werden können·

Es ist eine Strömungsmittelrückführung vorgesehen, die das Strömungsmittel aus den Druckpolstern 70 durch den Achsenkörper 36 in die Strömungsmittelquelle 73 zurückführt. Das öl gelangt von den Druckpolstern 70 durch mehrere radial nach innen gerichtete Kanäle 85 zu einem Kanal 86 mit verhältnismäßig großem Querschnitt, der im wesentlichen durch die Mitte des Achsenkörpers 36 verläuft. Der innere Kanal 86 ist mit seinem Endabschnitt 87 angrenzend an dem inneren Ende des Achsenkörpers 36 und in Strömungsverbindung mit einer Rückführungsleitung 9^Ü angeordnet, deren mit Gewinde versehener Einlaßabschnitt in den Achsenkörper 36 eingeschraubt ist, wie bei 91 zu sehen ist. Die Hückftihrungsleitung 90, die mit der Strömungsmittelquelle 73 in Verbindung steht, führ^das

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öl, das vorher durch die Druckpolster 70 geströmt ist, in die Strömungsmittelquelle zurück.

•Jeder Kanal 83 mit seiner zugeordneten Öffnung 84 ist derart angeordnet, daß die Öffnung unter Druck stehendes Strömungsmittel in den mittleren Abschnitt eines zugeordneten Druckpolsters 70 abgibt (Fig. 9). Das Öl fließt vom mittleren Abschnitt eines jeden Druckpolsters 70 im wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen und, wie durch die Pfeile 93 und 94 angedeutet, radial nach innen durch die Kanäle 85 und gelangt schließlich durch den Kanal 86 im Achsenkörper 36 in die Druckquelle 73·

Um sicherzustellen, daß kein öl, das von der Strömungsmittelquelle 73 zu den Druckpolstern 70 fließt, aus der Spindellagerung 33 verlor-engent, sind an den gegenüberliegenden Enden des Achsenkörpers 36 zwei Dichtungen, im vorliegenden Fall zwei Lippendichtungen, vorgesehen. Am äußeren Ende des Achsenkörpers 36 ist eine äußere Lippendichtung 95 vorgesehen, die in bekannter Weise in einem Stützring 96 von U-förmigen Querschnitt gelagert ist. Der innere Endabschnitt der Lippendichtung 95 ist am Stützring 96 befestigt, so daß der äußere Abschnitt der Lippendichtung an einer zylindrischen Fläche des Achsenkörpers 36 verringerten Durchmessers, wie bei 100 angedeutet, angreift, um den Spindelkörper 46 gegen den Achsenkörper 36 abzudichten. Am inneren Endabschnitt des Achsenkörpers 36 ist eine weitere Lippendichtung

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vorgesehen, die in einem Stützring 1O2_f ebenfalls mit U-förmigem Querschnitt, befestigt ist. Der innere Endabschnitt der Lippendichtung 101 ist am Stützring 102 befestigt, während der äußere Endabschnitt der Lippendichtung 101 an einem zylindrischen Endabschnitt des Achsenkörpers 36 verringerten Durchmessers, wie bei 103 angedeutet angreift. .

Somit wird Öl von der Pumpe 74 durch die Zuführungsleitung 76, die Ringkammer 82 und die Kanäle 83 den Druckpolstern 70 zugeführt; das Öl wird auf einem bestimmten hohen Druck gehalten,damit in den Druckpolstern 70 eine bestimmte laminare Strömung, entsteht. Das Öl wird dann durch den im Achsenkörper 36 gebilv deten Kanal 86 und die Rückführungsleitung 90 in die Strömungsmittelquelle 73 zurückgeführt. Man sieht also, daß Öl von einem bestimmten Druck beständig um und durch den Aehsenkörper 36 zirkuliert und gegen die innere zylindrische Fläche der Hülse 49, die einen Teil des Spindelkörpers 46 bildet, strömt, wodurch nicht nur durch die Druckpolster 70 eine Eeibungsfreie Lagerung des Spindelkörpers 36 erzielt wirä_f sondern auch für eine Kühlung der Spindellagerung 33 bei allen. Betriebsbedingungen, auch bei sehr ungünstigen hohen Belastungen, gesorgt wird. Dadurch, daß das öl in der beschriebenen Weise zirkuliert, kann die Spindellagerung 33 auf einer im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur gehalten werden, wodurch die Starrheit der Spindellagerung im wesentlichen konstant bleibt und eine hohe Schleifpräzisions bei praktisch allen Belastungen erzielt werden kann.

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Wie bereits erwähnt, wird die Spindellagerung 33 von dem Hydraulikmotor 66 angetrieben, dessen zusammenwirkende Betriebsteile aus Teilen des Achsenkörpers 36 wie auch des Spindelkörpers 46 bestehen, wodurch der Spindelkörper 46 und die vom Spindelkörper getragenen Bauteile, einschließlich der Schleifscheibe 34» im wesentlichen schwingungsfrei umlaufen können, wie nun, insbesondere in Verbindung mit den 3?ign. 2, 3 und 5, genauer erläutert wird.

Die Betriebsteile des Hydraulikmotors 66 sind symmetrisch um die Längsachse 65 des Achsenkörpers 36 angeordnet und weisen mehrere identische Zahnräder 105 auf, die jeweils um eine zugeordnete, vom Achsenkörper 36 getragene Welle 106 umlaufen. Jedes Zahnrad

105 weist mehrere Zähne 110 auf, die mit einem innen verzahnten Zahnrad 111 in Eingriff stehen. Das innenverzahnte Zahnrad m ist an dem Spindelkörper 46 befestigt und weist mehrere radial nach innen vorstehende Zähne 112 auf, die mit den Zähnen 110 der Zahnräder 105 in Eingriff stehen. Die Zahnräder 1o5 werden von einem unter Druck stehenden Strömungsmittel angetrieben, wie im folgenden noch genauer beschrieben wird.

Wenn die Zahnräder 1o5 durch, das unter Druck stehende Strömungsmittel angetrieben werden, laufen sie um die zugeordneten Wellen

106 um, und da die Zähne Ho mit den Zähnen 112 des innenverzahnten Zahnrads 111 in Eingriff stehen, läuft £as Zahnrad 111 ebenfest

falls um, wodurch der mit dem Zahnrad 111/verbundene SpindelkÖrper 46 ebenfalls in Drehung versetzt wird. Die Zahnräder 1°5 und

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das innen verzahnte Zahnrad 111 sind Teile eines Planetengetriebes, das symmetrisch um die Längsache 65 angeordnet ist und die schwingungsfreie Betriebsweise ermöglicht.

Das unter Druck stehende Strömungsmittel, das dazu verwendet wird, den Hydraulikmotor 66 anzutreiben, kann von irgendeiner Strömungsmittelquelle geliefert werden und vollständig unabhängig von dem Strömungsmittel sein, das für die Gleitlagerung des Spindelkörpers 36 verwendet wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jedoch vorzugsweise als Strömungsmittel das Öl verwendet, das in der Strömungsmittelquelle 73 vorhanden ist und für die Gleitlage-™ rung verwendet wird; dieses Öl wird der Spindellagerung 33 durch eine leitung 113 zugeführt.

Es ist eine getrennte Pumpe 114 vorgesehen, die von einem Elektromotor 115 angetrieben wird. Der Einlaß der Pumpe 114 steht mit der Strömungsmittelquelle 73 in Verbindung, und der Auslaß der Pumpe 114 ist an der Leitung 113 angeschlossen. Die Pumpe 114 kann eine Pumpe mit veränderlicher Fördermenge sein, die von Hand oder durch irgendeine Automatik gesteuert wird. Die Drehzahl des Hydraulikfc motors kann ebenfalls in geeigneter Weise gesteuert werden, wodurch der Druck und die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels, das dem Hydraulikmotor 66 zugeführt wird, mit großer Genauigkeit gesteuert werden können.

Das Auslaßende der Leitung 113 ist in den Achsenkörper 36 eingeschraubt, wie bei 120 zu sehen ist (Fig. 5). Am hinteren Ende des

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Achsenkörpers 36 ist ein Kanal 121 vorgesehen, der derart angeordnet ist, daß sein Einlaß mit dem Auslaßende der^Leitung 113 und sein Auslaß mit einer Ringkammer 122, die ähnlich wie die Ringkammer 82 ausgebildet ist, in Verbindung steht. In dem Achsenkörper 36 sind mehrere Kanäle 123 gebildet (Flgn. 3 und 5), von denen jede mit der Ringkammer 122 in Verbindung steht und einem Zahnrad 1o5 zugeordnet ist, so daß die Zahnräder 1o5 von dem Öl in Drehung versetzt werden, das von der Pumpe 114 über die Ringkammer 122 und die einzelnen Kanäle 123 den Zahnrädern 1o5 zugeführt wird.

Jedem Zahnrad 105 ist ein Rückführungskanal 125 zugeordnet,dessen Einlaß stromabwärts von einem zugeordneten Zuführungskanal 123 des betreffenden Zahnrads 1o$ angeordnet ist. Jeder Rückführungekanal 125 weist ein Auslaßende 126 auf, das derart angeordnet ist, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel, das zum Antrieb des zugehörigen Zahnrads 1o5 dient, in die Strömungsmittelquelle 73 zurückgeführt werden kann.

Wenn auch in der Spindellagerung 33 eine getrennte Strömungsmittelanlage dazu verwendet werden kann, das öl, das zum Antrieb des Hydraulikmotors 66 verwendet wird, zurückzuführen, wird jedoch bei den beschriebenen Ausführungsbeispiel das öl durch radial nach innen verlaufende Kanäle 85 zurückgeführt, die neben dem inneren Endabschnitt des Achsenkörpers 36 gebildet sind. Wie bereits erwähnt, empfangen die Kanäle 85 auch das öl von den angrenzenden Druckpolstern, wie durch den Pfeil 94 an-

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gedeutet. Die Kanäle 85 stehen mit dem Längskanal 86 in Verbindung, der dazu verwendet wird, das Öl aus den Druckpolstern 70 . in die Strömungsmittelquelle 73 zurückzuführen. Somit wird also die gleiche Strömungsmittelrückführung verwendet, um das Öl, das zum Antrieb des Hydraulikmotors 66 dient, wiejauch, das öl, das als Strömungsmittel für die Gleitlagerung des Spindelkörpers 36 dient, zurückzuführen.

Vie bereits erwähnt, kann die Pumpe 114 eine Pumpe mit veränderlicher Fördermenge sein, und die Drehzahl kann ebenfalls ver-

^ änderbar gesteuert werden, so daß der Spindelkörpers 46 und somit die Schleifscheibe 34 in jeder gewünschten Weise und in Abhängigkeit von der Belastung, die an der Schleifseheibe 34 angreift, angetrieben-werden kann. Der Aufbau und die Anordnung des Hydraulikmotors 66 in der Spindellagerung 33 sorgen somit nicht nur für die oben erwähnte schwingungsfreie Betriebsweise, sondern sie ermöglichen auch eine Steuerung der Betriebsweise der Schleif scheibe in Abhängigkeit von der Belastung der Schleifscheibe, wodurch ein maximaler Wirkungsgrad erzielt wird. Es versteht sich, daß außerdem auch ein geeignetes Servoventil

" oder dergleichen dazu benutzt werden kann, die Betriebsweise des Hydraulikmotors 66 direkt proportional zur Belastung der Schleifscheibe 34 automatisch zu steuern; dies gibt der Spindellagerung eine optimale Vielseitigkeit nicht nur, wenn sie bei einer Schleifmaschine verwendet wird, sondern auch bei jeder Art von Verkaeugmaschine, bei der die Betriebsweise des Schneid-

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Werkzeugs in Abhängigkeit von der Belastung gesteuert werden soll.

Wie insbesondere in den Fign. 5 "and 9 zu sehen ist, sind in den hinteren ringförmigen Abschnitten des Achsenkörpers 36 mehrere Ausnehmungen 131 vorgesehen. Jede Ausnehmung 131 hat die Form einer Nut, deren offener Abschnitt einer zugeordneten Ringfläche des Zahnrads 111 gegenüberliegt. Jede Ausnehmung 131 kann von einer geeigneten Strömungsmittelquelle mit unter Druck stehendem Öl versorgt werden. Die Ausnehmungen 131 definieren somit eine Art Strömungsmittelausglelciispolster oder dergleichen. Die Ausgleichspolster 131 wirken in der gleichen Weise wie die Druckpolster 70. Der Aufbau und die Anordnung der Ausgleichspolster. 131 sind jedoch derart, daß sie als sich selbst einstellende Axialdrucklager für die Spindellagerung 33 dienen. Insbesondere sorgen die Ausgleichspolster 131 tür eine genaue Positionierung des Zahnrads 111, da sie an sich gegenüberliegenden Flächen des Zahnrads 111 angreifen, wodurch der Spindelkörper 46 und dfe daran befestigten Teile, einschließlich der Schleifscheibe 34, ebenfalls genau positioniert werden.

Wie bereits erwähnt, können die Ausgleichspolster 131 von irgendeiner geeigneten Strömungsmittelqraelle mit unter Druck stehendem Öl versrogt werden. Im vorliegenden Fall wird jedoch jedes Ausgleichspolster 131 über eine Leitung 129, die einem Kanal 83 eines bestimmten Druckpolsters 70 zugeordnet ist, mit Öl ver-

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sorgt. Es versteht sich, daß das den Ausgleichspolstern 131 zugeführte Öl auch aus Kanal enjentnommen werden könnte, die mit dem Kanal 121 des Hydraulikmotors 66 in Verbindung stehen.

Bei den bekannten Spindellagerungen wird ein dem Spindeltörper entsprechendes Bauteil normalerweise von einem außerhalb der Spindellager angeordneten Antrieb, etwa einem Antriebsmotor, angetrieben, der beispielsweise einen Riementrieb antreibt. Der Riementrieb greift am einen Ende des Spindelkörpers an und übt somit eine Kraft aus, die quer zur Längsachse des Spindelkörpers verläuft. Eine solche Anordnung erzeugt übermäßige Schwingungen und schrankt die Verwendbarkeit der Spindellagerung ein.

Durch den besonderen Aufbau der Spindellagerung 33 mit ihrer reibungsfreien Gleitlagerung und dem eingebauten JTydraulikmotor 66 ist es dagegen möglich, daß die gesamte Spindellagerung 33 auf einer vielseitig verwendbaren Anordnung, beispielsweise einer Schwenkscheibe, angeordnet wird, so daß die Schleifscheibe 34 unter jedem gewünschten Winkel auf das Werkstück 27 zu bewegt werden kann.Der einfache Aufbau der Spindellagerung 33 sorgt für die oben erwähnte schwingungsfreie Betriebsweise, ermöglicht das Auffangen des Axialschubs und verbessert die Gleitlagerung.

In den Fign. 6 bis 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Spindellagerung des Ausführungsbeispiels nach den Pign. 6 bis 8 ist sehr ähnlich wie die Spindel-

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lagerung 33 aufgebaut; die Spindellagerung wird daher mit der Bezugsziffer 33A bezeichnet, und die Teile der Spindellagerung 33A, die bestimmten Teilen der Spindellagerung 33 entsprechen, . v/erden mit der gleichen Bezugsziffer wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel, gefolgt von dem Buchstaben A, bezeichnet und nicht näher beschrieben. Nur diejenigen Teile der Spindellagerung 33A, die sich von den entsprechenden Teilen der Spindellagerung 33 wesentlich unterscheiden, werden mit neuen Bezugsziffern bezeichnet und genauer beschrieben. Die Spindellagerung 33A der Pign. 6 bis 8 kann in der gleichen Weise wie die Spindellagerung 33 in dem Schleifspindelkopf der Schleifmaschine 20 verwendet werden.

Der ^auptunterschied zwischen der Spindellagerung 33A und der Spindellagerung 33 besteht im Aufbau und in der Anordnung des Achsenkörpers, der bei der Spindellagerung 33A mit der Bezugsziffer 136A bezeichnet wird. Auch der Hydraulikmotor der Spindellagerung 33A ist vom Hydraulikmotor des vorhergehenden Ausführungsbeispiels verschieden und wird mit der Bezugsziffer 140A bezeichnet. Zunächst wird der Hydraulikmotor 140A, danach der Achsenkörper 136A genauer beschrieben.

Der Hydraulikmotor 140A weist anstelle von vier Zahnrädern 105A, die mit einen zugeordneten, an einem Spindelkörper 46A befestigten Zahnrad 111A zusammenwirken, nur drei Zahnräder 1°5A auf. Die Zahnräder 1o5A werden von den zugeordneten Kanälen 123A mit Strö-

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mungsmittel versorgt; das Strömungsmittel gelangt von den Zahnrädern 105A in die Rückführungskanäle 125A, und zwar in der glei-. chen Weise, wie dies bereits in Verbindung mit den Kanälen 125 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels erläutert wurde.

Der Spindelkörpers 136A weist sechs Aussparungen 7OA auf, die in der gleichen Weise wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel Druckpolster 7OA bilden. Die Aussparungen 7OA und somit die Druckpolster 7OA des Spindelkörpers 136A sind symmetrisch um die Längsachse 65A des Achsenkörpers angeordnet; die Aussparungen sind gruppenweise angeordnet, wobei' jede Gruppe wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordnete Aussparungen,d.h. Druckpolster, 7OA aufweist, die Ende gegen Ende und im wesentlichen parallel zur Längsachse 65A ausgerichtet sind.

Die Druckpolster 7OA dieses Ausführungsbeispiels bilden drei Gruppen, die um 120° gegeneinander versetzt sind, wobei jede Gruppe zwei Druckpolster 7OA aufweist, so daß insgesamt sechs Druckpolster 7OA vorhanden sind. Es versteht sich jedoch, daß jede gewünschte Anzahl von Druckpolstern 7OA vorgesehen werden kann, solange die Druckpolster 7OA symmetrisch um die Längsachse 65A des Achsenkörpers 136A angeordnet sind. Den Druckpolstern 7OA kann ferner jedes gewünschte Voiuaen gegeben werden, wie es im Einzelfall bei einer speziellen Anwendung der Spindellagerung 33A erforderlich sein kann.

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Die Aussparungen 7OA können nach jedem geeigneten Herstellungsverfahren hergestellt werden, beispielsweise dadurch,daß sie gemeinsam mit dem Achsenkörper 136A gegossen oder in einem Mate- ' riai-abtragun_t;svc-rfahren hergestellt werden.

Das Öl aus jedem der Druckpolster 7OA wird durch einen Kanal 86A in dem Achsenkörper I36A und eine Rückführungsleitung 9OA in der gleichen Weise wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel in die Strömungsmittelquelle 73A zurückgeführt. Das Öl aus jedem Druckpolster 7OA kann in irgendeiner geeigneten Weise in den Kanal 86A befördert werdenf im vorliegenden Ausführungsbeispiel steht jedoch jedes Druckpolster 70A mit zugeordneten Ringnuten 143A in Verbindung, von denen jede einen radial nach innen verlaufenden Kanal 144A aufweist, der mit dem Kanal 86A in Verbindung steht.

Von jedem Kanal 83A geht ein Kanal 89A weg, der mit einer zugeordneten öffnung 84A in Verbindung steht. Die Kanäle 89A sind derart bemessen, daß der Druckabfall in der Strömungsmittelanlage berücksichtigt ist und sichergestellt wird, daß der Öldruck in jedem Druckpolster 7OA einen im wesentlichen konstanten Wert hat. Dadurch ist sichergestellt, daß die Gleitlagerung zwischen dem Achsenkörper 136A und der Hülse 49A, die ein integraler Teil des Spindelkörpers 46A ist, für die gewünschte optimale Betriebsweise sorgt.

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Jede der erfindungsgemäßen Spindellagerungen 33 und 33A bildet in jedem Fall eine Anordnung, die gemeinsam mit den zugehörigen Strömungsmittelleitungen unter allen normalen Betriebsbedingungen voll unter öl steht. Durch Versuche wurde festgestellt, daß durch eine Betriebsweise, bei der die Spindellagerung voll unter Öl steht, für einen besseren dynamischen Ausgleich bei praktisch allen Betriebsdrehzahlen gesorgt wird. Außerdem erhält man bei voll unter rückströmendem Öl stehender Spindellagerung eine gleichmäßigere Temperaturverteilung in der gesamten Spindellagerung, und es ist leicht, bestimmte Herstellungstoleranzen,im W vorliegenden Fall Schleiftoleranzen, einzuhalten.

Sowohl für den Hydraulikmotor wie auch für die Gleitlagerung kann jedes beliebige geeignete Strömungsmittel verwendet werden; ein SAE 2OW Öl wurde bereits erfolgreich benutzt. Im Hinblick auf den Hydraulikmotor wurde festgestellt, daß eine Pumpe, die einen Druck von etwa 28kp/cm und etwa 801/min liefert, Brehzahlen des Spindelkörpers 46 bzw. 46A erzeugt, die in der Größenordnung von 1500 U/min liegen. Wie jedoch bereits erwähnt, kann als Pumpe k in jedem Pail eine Pumpe verwendet werden, deren Fördermenge und Druck veränderlich sind, so daß die Drehzahl des Spindelkörpers 46 bzw. 46A in Abhängigkeit vom Belastungszustand geändert werden kann. Der Strömungsmitteldruck im Gleitlagersystem wird ebenfalls in jedem Fall durch die Belastungen festgelegt, denen der Spindelkörper 46 bzw. 46A ausgesetzt ist, und dieser Druck kann, wie bereits erwähnt, eingestellt werden.

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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fi^.10 dargestellt, die eine schematische Ansicht eines äußeren Strömungsmittelsystems zeigt, das in Verbindung mit der Spindellagerung 33 oder der Spindellagerung 33A verwendet werden kann» Das Hauptmerkmal der in Fig. 10 dargestellten Strömungsmittelanlage besteht darin, daß nur eine einzige Pumpe verwendet wird.

Die in Fig. 10 dargestellte Strömungsmittelanlage weist mehrere Bauteile auf, die bereits in Verbindung mit den Spindellagerungen 33 und 33A beschriebenen Bauteilen entsprechen und demgemäß mit der gleichen Bezugsziffer unter Zufügung des Buchstaben M bezeichnet werden. Nur die Bauteile, die sich von den bereits beschriebenen Bauteilen wesentlich unterscheiden, werden genauer· beschrieben.

Aus der Figur geht hervor, daß die Strömungsmittelanlage eine Strömungsmittelquelle 73M in Form eines Reservoirs aufweist und daß das öl in das Reservoir durch eine einzige Rückführungsleitung 9OM zurückgeführt wird, die mit dem Kanal 86M in Verbindung steht, um das öl sowohl von den Druckpolstern als auch dem Hydraulikmotor zurückzuführen. Eine einzige Hydraulikpumpe 150M ist vorgesehen, die von einem Elektromotor 151M angetrieben wird, und der Einlaß der Pumpe 150M steht mit der Strcmungsmittelquelle 73M und der Auslaß der Pumpe mit einer Leitung 152M in Verbindung, die sich an ihrem Ende 153M in zwei Zweigleitungen verzweigt.

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Die eine Zweigleitung steht mit einer Leitung JSU in ¥erbiiidung, die ihrerseits mit einem Kanal 81M verbunden ist, der die Druek-• polster mit Öl versorgt. Die andere Zweigleitung steht mit einer leitung 113M in ferbindung, die ihrerseits mit einem Kanal 121M verbunden ist, der den Hydraulikmotor mit Öl versorgt. Somit versorgt eine einzige Pumpe 150M über eine Leitung 152H die Zufüiirungskanäle 81M und 12 IM, die zu den Druckpolstern bzw« dem Hydraulikmotor führen.

Die in Fig. 10 dargestellte Strömungsmittelanlage mit nur einer Pumpe 150M, "die sowohl die Druckpolster wie auch den Hydraulikmotor mit Strömungsmittel versorgt, bildet in der Tat eine lastkompensierende Spindel» Die Betriebsweise der in Fig«, 10 gsseigten Stromungsmittelanlage ist insbesf _;re derart, daß bei größer werdender Belastung der Schleifscheibe der Druck des Antrieböls 3bsa.. * ::■ großes? WiM₉ worauf der Druck der Gleit lagerung anwieset "t«id äi@ zusätzliche Belastung der Schleifscheibe ausgleicht»

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   / 1. !spindellagerung einer Werkzeugmaschine, mit einem drehfesten Achsenkörper, der eine Längsachse aufweist, und einen durch eine,. intrieb drehbaren lastaufnehmenden Spindelkörper, der eine ..,ohrung aufweist, durch die sich der Achsenkörper erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß im Achsenkörper (36;36A) oder Spindelkörper (46; 46A) mehrere Aussparungen gebildet sind, die jeweils ein Strömungsmittel-Druckpolster (70;7OA) bilden, daß eine Strömungsmittelzuführung (41, 83; 41A.83A) und eine Strömungsmittelrückführung (86,90;86A,90A) vorgesehen sind, von denen die Strcmungsmittelzuführung die Druckpolster mit Strömungsmittel aus einer Strömungsmittelquelle (73;73A) versorgt, um den Druck in den Druckpolstern konstant zu halten und gleichzeitig für eine kontinuierliche Durchströmung der Druckpolster zu sorgen, und die Strömungs-

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   mittelrückführung das Strömungsmittel aus den Druckpolstern durch den Achsenkörper (36; 36A) in del Strömungsmittelquelle zurückführt, und daß die Druckpolster ein Präzisionsdrucklager bilden, in dem der Spindelkörper reibungsfrei umläuft, während die Strömungsmittelzuführung und -rückführung für eine Zirkulation des Strömungsmittels sorgen, damit der Spindelkörper und der Achsenkörper selbst bei ungünstigen Betriebsbedingungen ausreichend gekühlt werden.

   ^ 2, Spindellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen Strömungsmittelmotor (66;140A) aufweist, dessen zusammenwirkende Bauteile als Teile sowohl des Achsenkörpers als auch des Spindelkörpers ausgebildet und um die Längsachse (65j65A) gleichmäßig verteilt sind, damit der Spindelkörper im wesentlichen schwingungsfrei umlaufen kann.

   3. Spindellagerung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine verstellbare Pumpe (114;114A) der Einlaß mit der Strömungsmittelquelle und dessen Auslaß mit dem Strömungsmittelmotor in Verbindung steht, wodurch die dem Strömungsmittelmotor zugeführte Strömungsmittelmenge und somit die Drehbewegung des Spindelkörpers steuerbar sind.

   4. Spindellagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsenkörper (36;36A) sich ge-

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   genüberliegende Ausnehmungen (131;15tA) aufweist, die in einem hinteren Ringabschnitt des Achsenkörpers gebildet • sind, daß jede Ausnehmung ein Strömungsmittel-Ausgleichspolster bildet und gegenüber einer zugeordneten Fläche des Spindelkörpers angeordnet ist, und daß die mit unter Druck stehendem Strömungsmittel gefüllten Ausgleichspolster derart zusammenwirken, daß sie ein sich selbst einstellendes Axialdrucklager für den Spindelkörper bilden.

   5« Spindellagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelzuführung

   mehrere innere Kanäle (63; 63A), die sich durch den Achsenkörper erstrecken, und daß jeder innere Kanal in einer Öffnung (84;84A) endet, durch die Strömungsmittel in den mittleren Abschnitt eines zugeordneten Druckpolsters (70;70A) eintritt·

   6· Spinderllagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen aus Abflachungen bestehen, die in der Oberfläche des Spindelkörpers gebildet sind.

   7. Spindellagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Achsenkörper gebildeten Druokpolster (70;70A) sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Achsenkörpers erstrecken und gleichmäßig

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   um die Längsache (65; 65A) des Achsenkörpers verteilt sind,

   8. Spindellagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bruckpolster (70;70A) bildenden Aussparungen sich von der Oberfläche des Aehsenkörpers nach innen erstrecken.

   9. Spindellagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsmittelmotor (66; 140A) mehrere auf dem Achsenkörper drehbar gelagerte Treibelemente C105;105A) und einen koaxial zur Längsachse angeordneten xnad am Spinde!körper befestigten drehbaren Ringkörper O'i. 111A) aufweist, und daß der Ringkörper durch die Treibelemente antreibbar ist, wo- &.:~ ι gleichseitig der Spindelkörpea? ia wesentlichen schwl ~ gungsfi*ei angetrieben wird.

   10. Spindellagerung nach Anspruch 9, dactareh gekennzeichnet, daß die Treibelemente (105;105A) durch unter Druck stehendes Strömungsmittel, das von der Strömungsmittelquelle (73»73A) geliefert wird, angetrieben werden und daß eine verstellbare Pumpe (114j114A) vorgesehen ist, um den Brock des den Treibelementen zugeführten Strömungsmittels zu erhöhen.

   11. Spindellagerung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibelemente (i^ü5;1O5A) Z^hnrHder eines Plane-

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   tengetiiebes sind und daß der Ringkörper (111;111A) ein
   innen verzahntes Zahnrad des Planetengetriebes ist, dessen radial nach innen gerichtete Zähne mit den Zähnen der Zahnräder in Eingriff stehen, wodurch das innen verzahnte Zahnrad und der Spindelkörper (46;46A) angetrieben werden.

   12. Spindellagerung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine im Achnenkörper (36i36A) gebildete Kammer (122;122A), die
   mit unter Druck stehendem, zum Betrieb des Strömungsmittelmotors dienenden Strömungsmittel versorgt wird, und einzelne Kanäle (123;123A), die jeweils von der Kammer (122,122A) zu einem zugeordneten Treibelement (1O5;1O5A) des Strömungsmittelmotors führen.

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