DE1946832C3 - Strömungsmittelantrieb für Spindeln von Schleifmaschinen - Google Patents
Strömungsmittelantrieb für Spindeln von SchleifmaschinenInfo
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- DE1946832C3 DE1946832C3 DE19691946832 DE1946832A DE1946832C3 DE 1946832 C3 DE1946832 C3 DE 1946832C3 DE 19691946832 DE19691946832 DE 19691946832 DE 1946832 A DE1946832 A DE 1946832A DE 1946832 C3 DE1946832 C3 DE 1946832C3
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmittelantrieb für Spindeln von Schleifmaschinen unter
Verwendung eines ortsfesten, die Schleifspindel axial durchsetzenden Achsenkörpers, um welchen sich die
Spindel dreht.
Schleifmaschinen werden unter unterschiedlichen Arbeits- und Lastbedingungen betrieben, welche den
präzisen Arbeitsablauf der Maschine beeinträchtigen können. Dabei ircten Probleme in der Lagerung und im
Antrieb der Schleifspindel auf. vor allem was den reibungslreien
und schwingungsfreien Lauf hei sich ver
ändernden Belastungen betriffi. Gewöhnlich wird nämlich
die Schleifscheibe über einen Llektmmotor. und
zwar über einen Riementrieb, angetrieben, so daß die
Schleifscheibe und die zugehörigen Bauteile tv uner
wünschte Schwingungen versetzt werden, die den VVn
kungsgrad und die Genauigkeit, mit der ein Werkstück
geschliffen werden kann, herabsetzen.
Aus der I)T-PS 832 %H und aus der /eiischrilt
»Werkstatt und Betrieb«. 1954. Heft 9. S. V>2. >:ehen
zwar Spindellagerungen mit reibungsarmem Lauf und aus den Zeitschriften »Werkstatt und Betrieb«, 1965,
Heft 3, S. 135 und »Werkstattechnik«. 1963, Heft 11,
S. 603, sowie insbesondere aus der DT-PS 560 836 turbinenartige Strömungsmittelantriebe hervor, bei denen
jedoch die Dämpfung zur Vermeidung von Schwingungen und zur Aufnahme axia! gerichteter Stoßbelastungen nicht ausreichend gewährleistet ist.
Daher iiegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ίο einen Strömungsmittelantrieb für Spindeln von Schleifmaschinen so auszugestalten, daß unabhängig von den
Arbeitsbedingungen und Arbeitsbelastungen ein möglichst reibungsfreier Lauf ohne Schwingungen ermöglicht wird und axial gerichtete Stoßbelastungen aufgenommen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs
gelöst.
Durch den Antrieb wird unabhängig von der Schleifbelastung ein weitgehend schwingungsarmer und rei
bungsfreier Spmdellauf ermöglicht, und außerdem besteht beidseitig des Zahnrades der Spindel eine hydraulische Dämpfung, so daß die Schleifspindel und der
Achsenkörper unter axialem Abstand reibungsarm arbeiten und axial gerichtete Stöße aufgenommen wer
den können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen 2 und 3 hervor.
An Hand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es
7.eigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schleifmaschine, die eine Spindellagerung aufweist,
F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. I,
F i g. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2,
Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in
Fig. 2,
F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der F i g. 2,
F i g. 6 eine der F i g. 2 entsprechende Ansicht eines
weiteren Ausführungsbeispiels,
F i g. 7 eine der F i g. 3 entsprechende Ansicht längs der Linie 7-7 in F i g. 5, die ein weiteres Ausführungsbeispie! zeigt,
F i g. 8 eine der F i g. 4 entsprechende Ansicht längs
der Linie 8-8 in Fi g. 6,
F i g. 9 eine teilweise perspektivische Ansicht der Fig. 2.
Fig. 10 eine schematische Strömungsmittelanlage, die bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g 2
oder 6 verwendet werden kann.
In F i g. 1 ist eine Schleifmaschine 20 mit einem Gestell 21 dargestellt. Das Gestell 21 weist eine Längsfüh
rung 22 auf, auf der ein Werkstückspindelstock 23 und ein Reitstock 24 bewegbar gelagert sind. Zum Verstel
len und Fixieien des Werksiückspindelstocks 23 und
des Reitstocks 24 auf der Führungsbahn 22 können irgendwclehe bekannten Mittel vorgesehen werden: der
Werkstückspindelstock 23 und der Reitstock 24 weisen /entrierspitzen 25 bzw. 2b auf, die· zur Aufnahme eines
zu schleifenden Werkstücks 27 dienen.
Die Schleifmaschine 20 weist einen Schleifspindel-
hS kopf 52 auf, /11 dem eine Spindellagerung 33 gehört. Ar
der Spindellagerung 33, die gegen (las Werkstück 2/ und vom Werkstück 27 weg bewegbar ist, ist eine
Schleifscheibe 34 befestigt, so daß bei Drehen der Spin
jtellagerung 33 und einer entsprechenden Querbewegung
der Schleifscheibe 34 eine sehr genau geschliffene Fläche im Werkstück 27 entsteht, deren Kontur der
Außenkontur 35 der Schleifscheibe 34 entspricht. Der Schleifspindelkopf 32 ist auf dem Gestell 21 vor- und
zurückbewegbar; diese Bewegung kann von einer Präziswis-Hydraulikanlage
gesteuert werden, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,125 und 12,5 mm/min.
Die Spindellagerung weist einen Achsenkörper 36 "°
mit einem hinteren Befestigungsflansch 37 auf, der an einem Gehäuse 40, der Teil des Schleifspindelkopfes 32
bildet, mittels mehrerer Schrauben 41 befestigt ist (F i g. 2). Der äußere Abschnitt des Achsenkörpers 36
weist eine kegelstumpfförmige Oberfläche 42 auf, die in ι s
einer entsprechend ausgebildete*, kegelstutnpfförmigen
Fläche 43 einer Lagerhülse 44 sitzt. Die Lagerhülse 44 ist an einer Platte 45 befestigt, die Teil des Gehäuses 40
des Schleifspindelkopfes 32 bilder Die Platte 45 kann wie eine Tür angelenkt sein, damit die Spindellagerung
33 und die Schleifscheibe 34 leicht zugänglich sind.
Die Spindellagerung 33 weist eine drehbare, lustaufnehmende,
im wesentlichen rohrförmige Schleifspindel 46 auf, an der eine Hülse 49 befestigt ist. Die Hiilse 49
weist eine glatte zylindrische Innenfläche 50 auf, die
somit die Innenfläche der Schleifspindel 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 zwischen dem Abschnitt 52 und dem Ring 53
sandwichartig eingeklemmt. Das Zwischenstück 51 weist eine kegelstumpfförmige Oberfläche 55 auf. die 3;
gegen eine entsprechend ausgebildete kegelstumpfförmige Fläche 56 der Schleifspindel 46 gedrückt wird.
Das Zwischenstück 51 wird auf der Schleifspindel 46 durch einen äußeren Befesligungsflansch 60, 63 gehalten,
durch den sich mehrere Schrauben 61 erstrecken, die sich außerdem durch eine nit Gewinde versehene
Bohrung 62 der Schleifspindel 4b erstrecken. Der Befestigurgsflansch
60 weist eine Axialbohrung 93 auf, durch die sich der äußere Endabschnitt des Achsenkörpers
36 erstreckt.
Der Achsenkörper 36 hat eine Längsachse, um die die Schleifspindel 46 mit ihren zugehörigen Bauteilen
symmetrisch angeordnet ist. Die Schleifspindel 46 ist mittels einer noch genauer zu beschreibenden Gleitlagerung
konzentrisch zum Achsenkörper 36, und zwar S° mit hoher Präzision und im wesentlichen reibungsfrei,
gelagert.
Ferner ist ein Strömungsmittelantrieb für die Spindel in Form eines Hydraulikmotors 66 vorgesehen, durch
den die Schleifspindel 46 und die damit verbundenen Bauteile im wesentlichen schwingungsfrei um den Achsenkorper
36 gedreht werden; diese schwingungsfreie Drehung wird dadurch erreicht, dall die zusjmmL.iwirkenden
Bauteile des Hydraulikmotors 66 als Teile sowohl des Achsenkörpers 36 als auch der Spindel 4h aus- <iCi
gebildet sind und symmetrisch um die Längsachse b5
des Achsenkörpers 3b angeordnet sind, wie spater noch
genauer beschrieben wird.
Die (ileitlagening /.wischen tier Schleifspindel 46
und dent Achsenkörper 36 wird durch mehrere Stm- :i?
mungsnüttel Druekpolster gebi'ciet. die /wischen der
Hülse 49 und der Außenflache des ^chsenkorpers 56
gebildet sind. Wie in den \ \ g. 2, 4 und 4 /u sehet; ist.
sind im Achsenkörper 36 mehrere Aussparungen gebildet,
die stau dessen auch in der Spinde! 46 gebildet sein
könnten. Es versteht sich von selbst, daß die Hülse 49 praktisch als integraler Teil der Spindel 46 angesehen
werden kann.
Die Aussparungen, die mit der Bezugsziffer 70 gekennzeichnet
sind, erstrecken sich im wesentlichen über die gesamt«: 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 Achsenkörpers 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 Strömungsmiaelzuführung gehört eine Hydraulikpumpe 74 (F i g. 2), die
von einem Elektromotor 75 angetrieben wird. Der Einlaß der Pumpe 74 ist mit der Strömungsmittelqueile 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 eingesehraubt, wie bei 80 zu sehen ist.
Durch den hinteren F.ndabschnitt des Achsenkörpers 36 erstreckt sich ein innerer Kanal 81 (F i g. 5), der das
Ende der Zuführungsleitung 76 mit einer Ringkammer 82 verbindet. Von der Ringkammer 82 erstrecken sich
mehrere innere Kanäle 83 (F i g. 2 bis 5), von denen 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, wodurch 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 75 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 Slrömungsmittelquelle
73 zurückführt. Das öl gelangt von den Druckpolstern 70 durch mehrere radial nach innen gerichtete
Kanäle 85 zu einet Leitung 8G mit verhältnismäßig großem
Querschnitt, die im wesentlichen durch die Mitte des Achsenkörpers 36 verläuft. Die innere Leitung 8t
ist mit ihrem Endabschnitt 87 angrenzend an dem inne
ren F.nde des Achsenkörpers 36 und in Strömungsver bindung mit einer Rüeklührungsleiiung 90 angeordnet
deren mit Gewinde versehener F.inlaßabschnitt in det
Achsenkörper 36 eingeschraubt ist, wie bei 91 zu schei
ist. Die Rüekführungsleiiung 90, die mit der Strömlings
milIeIt)UeIIc 73 in Verbindung steht, führt das öl, da
vorher durch die Drtickpolster 70 geströmt ist, in dl
Stromungsrniuelquellc zurück.
leder Kanal 83 mit seiner zugeordneten öffnung 8
ist derart angeordnet, daß die Öffnung unter Druck stc
heiuies Strömungsmittel in den mittleren Abschnii
eines zugeordneten Druckpolsters 70 abgibt (Fig. 9
Das Öl fließt vom miulercn Abschnitt eines jeden
Druckpolstcrs 70 im wesentlichen in entgegengesetzte
Riehlungen und, wie durch die Pfeile 93 und 94 angedeutet, radial nach innen durch die Kanäle 85 und gelangt
schließlich durch die Leitung 86 im Achsenkörper 36 in die Druckquelle 73.
Um sicherzustellen, daß kein Öl, das von der StrömungsmiUelquelle
73 zu den Druckpolstern 70 fließt. aus der Spindellagerung 33 verlorengeht, 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 % von U förmigem Querschnitt gelagert ist. Der innere Endabschnitt
der Lippendichtung 95 ist am Stützring % befestigt, so daß der äußere Abschnitt der Lippendichtung an einer
zyli"drischen Fläche des Achsenkörpers 36 verringerten Durchmessers, wie bei 100 angedeutet, angreift, um
die Schleifspindel 46 gegen den Achsenkörper 36 abzudichten. Am inneren Endabschnitt des Achsenkörpers
36 ist eine weitere Lippendichtung 101 vorgesehen, die in einem Stützring 102, 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 die im Achsenkörper
36 gebildete Leitung 86 und die Rückführungsleitung 90 in die Strömungsmitieiquelle 73 zurückgeführt Man
sieht also, daß öl von einem bestimmten Druck beständig
um und durch den Achsenkörper 36 zirkuliert und gegen die innere zylindrische Fläche der Hülse 49, die
einen Teil der Schleifspindel 46 bildet, strömt, wodurch nicht nur durch die Druckpolster 70 eine reibungsfreie
Lagerung der Spindel 46 erzielt wird, 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 Schleifpräzision bei praktisch allen Belastungen erzielt werden kann.
Wie bereits erwähnt, wird die Spindellagerung 33 von dem Hydraulikmotor 66 angetrieben, dessen zusammenwirkende
Betriebsteile aus Teilen des Achsenkörpers 36 wie auch der Schleifspindel 46 bestehen,
wodurch die Spindel 46 und die von der Spindel getragenen Bauteile, einschließlich der Schleifscheibe 34, im
wesentlichen schwingungsfrei umlaufen können, wie nun, insbesondere in Verbindung mit den F i g. 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 HO auf, die mit einem eine Innenverzahnung aufweisenden Zahnrad 111 in
Eingriff stehen. Das innenverzahnte Zahnrad 111 ist an
der Schleifspindel 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 105 werden von einem unter Druck stehenden Strömungsmittel angetrieben, wie im folgenden
noch genauer beschrieben wird.
Wenn die Zahnräder 105 durch das unter Druck stehende Strömungsmittel angciricbcn werden, laufen sie
ίο um die zugeordneten Wellen 106 um, und da die Zähne
110 mit den Zähnen 112 des innenverzahnten Zahnrads
111 in Eingriff stehen, läuft das Zahnrad Hl ebenfalls
um. wodurch die mit dem Zahnrad 111 fest verbundene Spindel 46 ebenfalls in Drehung versetzt wird. Die
is Zahnräder 105 und das innen verzahnte Zahnrad 111
sind Teile eines Planetengetriebes, das symmetrisch um die Längsachse 65 angeordnet ist und die schwingungsfreie
Betriebsweise ermöglicht.
Das unter Druck stehende Strömungsmittel, das dazu verwendet wird, den Hydraulikmotor 66 anzutreiben,
kann von irgendeiner Strömungsmitieiquelle 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 Gleitlagerung 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 Hydraulikmotors 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
(F i g. 5). Am hinteren Ende des 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 12Z die ähnlich
wie die Ringkammer 82 ausgebildet ist, in Verbindung
steht. In dem Achsenkörper 36 sind mehrere Kanäle 123 gebildet (F i g. 3 und 5), von denen jeder mit der
Ringkammer 122 in Verbindung steht und einem Zahnrad 105 zugeordnet ist, so daß die Zahnräder 105 vor
dem öl in Drehung versetzt werden, das von der Pum pe 114 über die Ringkammer 122 und die einzelnen Ka
näle 123 den Zahnrädern 105 zugeführt wird.
Jedem Zahnrad 105 ist ein zum Ableiten des Strö mungsmittels dienender Rückführungskanal 125 zu
geordnet, dessen Einlaß stromabwärts von einem zu geordneten Zuführungskanal 123 des betreffende
Zahnrads 105 angeordnet ist. Jeder Rückführungskani 125 weist ein Auslaßende 126 auf, das derart angeon
net ist, daß das unter Druck stehende Strömungsmitu das zum Antrieb des zugehörigen Zahnrads 105 die:
in die Strömungsmittelquelle 73 zurückgeführt werd< kann.
Wenn auch in der Spindellagerung 33 eine getrenn Strömungsmiitelanlage dazu verwendet werden kar
<|as öl, das zum Antrieb des Hydraulikmotors 66 verwendet
wird, zurückzuführen, wird jedoch bei dem belchriebenen
Auslührungsbeispiel das öl durch radial (Bach innen verlaufende Kanäle 85 zurückgeführt, die
leben dem inneren Endabschnitt des Achsenkörpers 36 gebildet sind. Wie bereits erwähnt, empfangen die Kaiiäle
85 auch das Öl von den angrenzenden Druckpol-Itern, wie durch den Pfeil 94 angedeutet. Die Kanäle 85
Wehen mit der axialen Leitung 86 in Verbindung, die dazu verwendet wird, das öl aus den Druckpolstern 70
bi die Strömungsmittelquelle 73 zurückzuführen. Somit Wird also die gleiche Strömungsmittelrückführung verwendet,
um das öl, das zum Antrieb des Hydraulikmolors
66 dient, wie auch das öl, das als Strömungsmittel für die Gleitlagerung des Spindelkörpers 36 dient, zurückzuführen.
Wie bereits erwähnt, kann die Pumpe 114 eine Pumpe
mit veränderlicher Fördermenge sein, und die Drehzahl kann ebenfalls veränderbar gesteuert werden, so
daß die Spindel 46 und somit die Schleifscheibe 34 in *°
jeder gewünschten Weise und in Abhängigkeit von der Belastung, die an der Schleifscheibe 34 angreift, angelrieben
werden kann. Der Aufbau und die Anordnung des Hydraulikmotors 66 in der Spindellagerung 33 sorgen
somit nicht nur für die obenerwähnte schwingungs- »5 freie Betriebsweise, sondern sie ermöglichen auch eine
Steuerung der Betriebsweise der Schleifscheibe in Abhängigkeit von der Belastung der Schleifscheibe, wodurch
ein maximaler Wirkungsgrad erzielt wird. Es versteht sich, daß außerdem auch ein geeignetes Servo- 3<
> ventil od. dgl. 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 Werkzeugmaschine,
bei der die Betriebsweise des Schneidwerkzeugs in Abhängigkeit von der Belastung gesteuert
werden soll.
Wie insbesondere in den F i g. 5 und 9 zu sehen ist, 4«
sind in den hinteren als Ringe ausgebildeten Abschnitten des Achsenkörpers 36 mehrere Ringnuten 131 vorgesehen.
Der offene Abschnitt jeder Ringnut 131 liegt einer zugeordneten Ringfläche des Zahnrads 111 gegenüber.
Jede Ringnut 131 kann von einer geeigneten Strömungsmittelquelle mit unter Druck stehendem öl
versorgt werden. Die Ringnuten 131 definieren somit eine Art Strömungsmittelausgleichspolster. 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 lieh selbst einstellende Axialdrucklager für die Spindellagerung
33 dienen. Insbesondere sorgen die Ausgleichspolster 131 für eine genaue Positionierung
lies Zahnrads 111, da sie an sich gegenüberliegenden flächen des Zahnrads 111 angreifen, wodurch die Spindel
46 und die daran befestigten Teile, einschließlich der Schleifscheibe 34, ebenfalls genau positioniert werden.
Wie bereits erwähnt, können die Ausgleichspolster 131 von irgendeiner geeigneten Strömungsmittelquelle
mit unter Druck stehendem öl versorgt 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 <j
versorgt. Es versteht sich, daß das den Ausgleichspolstern 131 zugeführte öl auch aus Kanälen entnommen
werden könnte, die mit dem Kanal 121 des Hydraulikinotors 66 in Verbindung stehen.
Bei den bekannten Spindellagerungen wird ein der Spindel 46 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 schränkt die Verwendbarkeit der Spindellagerung ein.
Durch den besonderen Aufbau der Spindellagerung 33 mit ihrer reibungsfreien Gleitlagerung und dem eingebauten
Hydraulikmotor 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 obenerwähnte schwingungsfreie Betriebsweise, ermöglicht das
Auffangen des Axialschubs und verbessert die Gleitlagerung.
In den F i g. 6 bis 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Spindellagerung des Ausführungsbeispiels nach den F i g. 6 bis 8 ist sehr
ähnlich wie die Spindellagerung 33 aufgebaut; die Spindellagerung wird daher mit der Bezugsziffer 33Λ bezeichnet,
und die Teile der Spindellagerung 33A, die bestimmten Teilen der Spindellagerung 33 entsprechen,
werden 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 F i g. 6 bis 8 kann in der gleichen Weise
wie die Spindellagerung 33 in dem Schleifspindelkopf der Schleifmaschine 20 verwendet werden.
Der Hauptunterschied 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 140/4 bezeichnet. Zunächst wird der Hydraulikmotor
140/4, danach der Achsenkörper 136/4 genauer beschrieben.
Der Hydraulikmotor 140/4 weist an Stelle von viei
Zahnrädern, die mit einem zugeordneten, an einei Schleifspindel 46Λ befestigten Zahnrad 111/4 zusam
menwirken, nur drei Zahnräder 105Λ auf. Die Zahnrä
der 105/4 werden von den zugeordneten Kanälen 123/ mit Strömungsmittel versorgt; das Strömungsmittel ge
langt von den Zahnrädern 105A in die Rückführungs
kanäle 125 A, und zwar in der gleichen Weise, wie die
bereits in Verbindung mit den Kanälen 125 des vorher gehenden Ausführungsbeispiels erläutert wurde.
Die Schleifspindel 136A weist sechs Aussparunge 70/4 auf, die in der gleichen Weise wie bei dem vorhei
gehenden Ausführungsbeispiel Druckpolster 70/4 bi den. Die Aussparungen 70A und somit die Druckpo
ster 70A der Spindel 136A sind symmetrisch um di Längsachse 65A des Achsenkörpers angeordnet; di
Aussparungen sind gruppenweise angeordnet, wob jede Gruppe wenigstens zwei im Abstand voneinandi
509 625/
angeordnete Aussparungen, d.h. Druekpolstcr. 7OA
aufweist, die Ende gegen Ende und im wesentlichen parallel zur Längsachse 65,4 ausgerichtet sind.
Die Druckpolster 70A dieses Ausführungsbeispiels bilden drei Gruppen, die um 120° gegeneinander ver-
»etzt sind, wobei jede Gruppe zwei Druckpolster 70A
aufweist, so daß insgesamt sechs Druckpolster 7OA vorhanden sind. Es versteht sich jedoch, daß jede gewünschte
Anzahl von Druckpolstern 70A vorgesehen werden kann, solange die Druckpolster 70A symmetrisch
um die Längsachse 65A des Achsenkörpers 136A angeordnet sind. Den Druckpolstern 70A kann ferner
jedes gewünschte Volumen gegeben werden, wie es im Einzelfall bei einer speziellen Anwendung der Spindellagerung
33,4 erforderlich sein kann.
Die Aussparungen 70A können nach jedem geeigneten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise dadurch,
daß sie gemeinsam mit dem Achsenkörper 136A gegossen oder durch ein Materialabtragungsverfahren
hergestellt werden.
Das öl aus jedem der Druckpolster 7OA wird durch einen Kanal 86/4 in dem Achsenkörper 136.A 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 die Leitung 86A gefördert werden; 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 der Leitung 86a in Verbindung steht.
Von jedem Kanal 83A geht ein Kanal 89/4 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 70A 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.
Jede der 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 dij 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 vorliegenden
Fall Schleiftoleranzen, einzuhalten.
Sowohl für den Hydraulikmotor wie auch für die Gleitlagerung kann jedes beliebige geeignete Strömungsmittel
verwendet werden; ein SAE 20 Wöl wurde bereits erfolgreich benutzt Im Hinblick auf den Hydraulikmotor
wurde festgestellt, daß eine Pumpe, die einen Druck von etwa 28 kp/cni2 und etwa 80 l/min liefert,
Drehzahlen der Schleifspindel 46 bzw. 46A erzeugt, die in der Größenordnung von 1500 U/min liegen.
Wie jedoch bereits erwähnt, kann als Pumpe in jedem Fall eine Pumpe verwendet werden, deren Fördermenge
und Druck veränderlich sind, so daß die Drehzahl der Schleifspindel 46 bzw. 46A in Abhängigkeit
vom Belastungszustand geändert werden kann. Der Strömungsmitteldruck im Gleitlageisystem wird
ebenfalls in jedem Fall durch die Belastungen festgelegt, denen die Spindel 46 bzw. 46A ausgesetzt ist, und
dieser Druck kann, wie bereits erwähnt, eingestellt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 10 dar-
»5 gestellt, die eine -chematische 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 der Leitung 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 Strömungsmittelquelle
73M und der Auslaß der Pumpe mit einer Leitung 152M in Verbindung, die sich an ihrem Ende 153M
in zwei Zweigleitungen verzweigt.
Die eine Zweigleitung steht mit einer Leitung 76Min
Verbindung, die ihrerseits mit einem Kanal 81M verbunden
ist, der die Druckpolster mit öl versorgt. Die andere Zweigleitung steht mit einer Leitung 113Min
Verbindung, die ihrerseits mit einem Kanal 121M verbunden ist, der den Hydraulikmotor mit öl versorgt.
Somit versorgt eine einzige Pumpe 150M über eine Leitung 152M die Zuführungskanäle 81M und 121M
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 Strömungsmitte versorgt, bildet in der Tat eine lastkompensierende
Spindel. Die Betriebsweise der in F i g. 10 gezeigter
Strömungsmittelanlage ist insbesondere derart, daß be größer werdender Belastung der Schleifscheibe dei
Druck des Antrieböls ebenfalls größer wird, worauf de:
Druck der Gleitlagerung anwächst und die zusätzlicht
Belastung der Schleifscheibe ausgleicht.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Strömungsmittelantrieb für Spindeln von Schleifmaschinen unter Verwendung eines ortsfe·
»ten. die Schleifspindel axial durchsetzenden Achfenkörpers, um welchen sich die Spindel dreht, d a -durch gekennzeichnet, daß ein am Innenlimfang der Schleifspindel (46) befestigtes. Innen
verzahnung aufweisendes Zahnrad (111) in mehrere den Achsenkörper (36) auf einem Kreis umgebende
Zahnräder (tO5), mit diesen ein Planetengetriebe bildend, eingreift, daß jedem Zahnrad (105^ im Bereirh der Zahnflanken ein den Achsenkörper (36)
durchsetzender und mit der Strömungsmittelquelle {73) in Verbindung siehender Kanal (123) zugeordnet ist. durch den das Strömungsmittel zum Zweck
des Antriebs der Zahnräder (105) und des mit den Zahnrädern in Eingriff befindlichen Zahnrads (Ul)
einleitbar ist, daß gleichfalls den Achsenkörper durchsetzende, zum Ableiten des Strömungsmittcls
dienende Kanäle (125) der Zahnräder über eine ge meinsame, axial durch den Achsenkörper verlaufende Leitung (87) mit der Strömungsmittelquelle (73)
verbunden sind, und daß das Zahnrad (111) der
Spindel auf seinen beiden Stirnseiten je durch einen Ring des Achsenkörpers (36) gelagert ist, in welchen sich als Axialdrucklager wirkende Ringnuten
(131) befinden, die über Kanäle (129) innerhalb des Achsenkörpers mit der Stromungsmittelquelle (73)
verbunden sind.
2. Strömungsmittelantrieb nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Strömungs
mittelquelle (73) verbundene Ringkammer (122) im Achsenkörper (36) vorgesehen ist. von der jus die
einzelnen Kanäle (123) das Strömungsmittel zum Zweck des Antriebs zu den auf einen Kreis um den
Achsenkörper angeordneten Zahnrädern (105) führen.
3. Strömungsmittelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der
Drehbewegung der Schleifspindel eine einstellbare Pumpe (114) der Strömungsmiltelquelle (73) nachgeschaltet ist.
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