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Lagerung, insbesondere für Schnelfrequenz-Schleif apindeln Die vorliegende
Ereindung betrifft eine Lagerung, insbesondere für Sohnellfequens-Schleifspindeln,
die in einem Gehäuse zumindest ein axial längsfestes Wälzlager und zumindeat ein
zxial längsverschieliches Wälzlager umfaßt, wobei der innerhalb des Gehäuses drehfeste
Außenlaufring des axial längsverschieblichen Wälzlagers drehfest und längsfest in
einem Druckring sitzt, zwischen dem Gehäuse und dem Druckring ein die maximalen
temperaturbedingten maßänderungen aufnehmendes Spiel vorliegt und der Druckring
eich zumindest in Umfangarioh
tung über ein Druckmittel am Gehäuse
abstützt.
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Obwohl der Bedarf fUr Lagerungen, die bei hohen und höchsten Drehzablen
genauen und spielfreien Lauf gewährleisten, ständig zunimmt, sind noch keine derartigen
Lagerungen bekannt geworden, die in Jeder Hinsicht zufriedenstellen. Das bei derartigen
Lagerungen auftretende Problem besteht darin, da hohe Drehzahlen auch bei Wälzlagern
Erwärmung verursachen. was zur Folge hat, daß entweder ein Spiel für die Wärmeausdehnung
vorgesehen werden muß oder ohne ein derartiges Spiel bei Eintreten der Wärmeausdehnung
eine radiale und axiale Belastung des Wälzlagers in Kauf zu nehmen ist. Im letzteren
Fall besteht die Gefahr des verklmmens, während im ersteren all, wenn das Spiel
auf die bei hohen Drehzahlen durch @ärmeausdehnung auftretenden Maßänderungen ausgelegt
ist, bei niederen Drehzahlen zu viel Spiel vorliegt und demzufloge ein unruhiger
Lauf in Kauf genommen werden muß. Zur Vermeidung dieses letzter ren nachteils ist
bereits vorgeschlagen worden, aas axial längsverschiebliche Wälzlager von Lagerungen
der oben beschriebenen Art zumindest in Umfangsrichtung in einem Druckmittelraum
zentrisch abstützend zu lagern, während gemäß einem weiteren Vorschlag der Außenring
dieses Wälzlagers gekühlt wird.
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Auch in dieser vorgeschlagenen leise ausgestaltete Lagerungen der
eingangs beschriebenen Art haben Jedoch in der praxis nicht den gewünschten Erfolg
gebracht, da sie den bei hohen Drehzahlen auftretenden Belastungen nicht zuverlässig
standgehalten haben Der vorliegenden erfindung liest die Aufgabe zu, ,runde, eine
Lagerung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, J'ie von den vorstehenden Nachteilen
frei ist.
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Dieee Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, da bei einer Lagerung
der eingangs beschriebenen Art mindesteus drei in an sich bekannter weise mit gleichem
Abatand untereinander entlang des Umfanges des Druckringes im Gehäuse angeordnete
Drosselstellen
für die Einführung des unter Überdruck stehenden Druckmittels vorgesehen sind. In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird, insbesondere bei Verwendung
eines fitissigen Druckmittels und bei Vorliegen von den Droelstellen zugeordneten
Druckmittelkammern, der ueberdruck des Druckmittels in Abhänigkeit von der durch
die Wärmeausdehnung des Druckringeß bewirkten Volumänderung des Spiels zwisohen
Druckring und Gehäuse reguliert, um bei allein Betriebbedingungen die gleiche Abstutzung
des iruckringes am Gehäuse zu erzielen, wobei mit zunehmend höheren Drehzahlen und
dementsprechend zunehmender Wärmeausdehnung des Druckringes bzw.
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dementsprechend zunehmender Abnahme des Spieles zwischen Druckring
und Gehäuse der Überdruck des iruckmittels gesenkt wird, so daß sich der Druckring
bei allen Drehzahlen über das unter Überdruck stehende Druckmittel im wesentlichen
mit der gleichen Kraft am Gehäuse abstützt. Die erfindungsgemäße Lagerung hat dadurch
den bisher nicht realisierbaren Vorteil, daß das axial längsverschiebliche Wälzlager
einerseits das für die Wärmeausdehnung erforderliche Spiel zur Verfügung hat, andererseits
Jedoch dieses Spiel nicht den Nachteil eines unruhigen Laufs bei niederen und mittleren
Drehzahlen mit sich bringt.
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Die Anordnun von Drosselstellen für die Zuführung von unter Überdruck
stehendem Druckmittel in einem Gehäuse mit gleichem Abstand untereinander entlang
des Umfanges eine innerhalb des Gehäuses angeordneten ringförmigen bcw, zylindrischen
Teiles, wie sie bei der erfindungsgemäßen Lagerung vorgesehen ist, ist auf einem
anderen technischen Gebiet als dem hier vorliegenden bereits bekannt, nämlich bei
sogenannten hydrostatischen Gleitlagern bzw. bei Gaslager. Bei diesen hydrostatischen
Gleitlagern bzw. Gaslagern liegen Jedoch völlig andere Gegebenheiten und völlig
andere Probleme vor als sie der vorliegenden erfindung zugrunde liegen, da bei den
genannten Lagern ein bewegter Teil, meistens eine Welle, auf Gleitflächen in einer
feststehenden Lagerschale im Lagergehäuse gleitet,
während bei der
erfindungsgemäßen Lagerung keine Relativbewegung im Sinne eines Lagers zwischen
dem drehfest im Gehäuse angeordneten Druckring und dem Gehäuse selbst stattfindet.
Bei einem hydrostatischen Gleitlager bsw. einem Gaslager dient das Druckmittel dazu,
bei der Relativbewegung zwischen bewegtem Teil und Lagerschale eine flüssige Reibung
zu gewährleisten.
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während bei der erfindungsgemäßen Lagerung, bei der keine Relativbewegung
im Sinne eines Lagers zwischen Druckring und Gehäuse stattfindet, das unter Überdruck
zugeführte Druckmittel die Aufgabe hat, eine Anpassung des auf maximale Wärmeausdehnung
des Druckringes ausgelegten Spieles awisohen Druckring und Gehäuse an die bei den
Jeweils vorliegenden Drehzahlen sowie Betriebedingungen wie Leistungsabgabe des
Motors, Wärmszustand der Spindelteile, Schleifbelastungen usw. tatsächlich vorliegenden
Gegebenheiten au erlauben. Da diese Aufgabe in keinem Zusammenhang mit Aufgaben
oder Problemen steht, die in Verbindung mit hydrostatischen Gleitlagern oder Gaslagern
auftreten oder in deren Lasung krurOstatische Gleitlager oder Gaslager in Betracht
gesogen werden können, waren vom diesbezüglichen Stand der Technik keine Anregungen
zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe au erwarten.
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Es ist bereits bekannt, bei Lagerungen der eingang. beschriebenen
Art die Welle bzw. Spindel mittels einen meistens durch Pedern erreichten Axialdruckes
unter eine Vorspannung zu Setzen.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, diese axiale Vorspannung dadurch
zu erseugen, daß zwischen der äußeren Stirufläche des Druckringes und der Innenfläche
des zugehörigen Lagerdeokels ein Druckmitteipolster angeordnet wird. In weiterer
Ausgestal tung der Erfindung wird nun diese axiale Vorspannung dadurch erreicht,
daß zwischen der äußeren Stirnfläche des Druckringes und der Innenfläche des zugehörigen
Lagerdeckels ein unter Überdruck stehendes Druckmittel angeordnet ist. Dabei können
du bezüglich des Druckringes in radialer Richtung und du in axialer Richtung angeordnete,
unter Überdruck stehende Druckmittel aus dem gleichen Druckmittelnetz oder aus zwei
verschiedenen Druckmittelnetsen versorgt werden, wobei ta letzteren Plil die Drucke
unabMngi£ voneinander einstellbar sind
In manchen Fällen kann es
sich als vorteilhaft erweisen, wenn der Druckring der erfindungsgemäßen Lagerung
einen sich in Um fangsrichtung im wesentlichen durch den ganzen Druckring erstreckenden
Kühlmittelraum mit Kühlmittelzuführungs- und -abführungsöffnungen für kontinuierlichen
Kühlmitteldurchsatz aufweist. Durch eine derartige KUhlung des äußeren Laufringes
des axial längsverschieblichen Wälzlagers kann dessen Wärmeausdehnung herabgesetzt
werden, wodurch eine Anpassung der erfindungsgemäßen Lagerung auch an extreme temperaturbedingte
Maßänderungen möglich ist. Eine Temperaturbegrenzung mit Hilfe einer derartigen
KUhlung ist auch aus schmiertecnischen Gründen vorteilhaft.
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Als Druckmittel für die erfindungsgemäße Lagerung kann sowohl eine
Flüssigkeit, vorzugsweise Ö1, als auch ein Gas verwendet werden0 Venn ein flüssiges
Druckmittel verwendet wird, so werden den Drosselstellen für die Einführung des
Druckmittels Druckmittelkammern zugeordnet, wie es von hydrostatischen Gleitlagern
bereits bekannt ist. Diese Druckmittelkammern können jedoch im Unterschied zu hydrostatischen
Gleitlagern 80-wohl im Gehäuse als auch in dem Druckring angeordnet sein. Desgleichen
ist es möglich, die Druckmittelzufuhr sowie die Drosselstellen in dem Druckring
anzuordnen.
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Die Drosselstellen der erfindungsgemäßen Lagerung sind, wie oben bereits
erwähnt, mit gleichem Abatand untereinander entlang des Umfanges des Druckringes
im Gehäuse angeordnet. Es sind mindestens drei in einem inkel von 1200 auseinanderliesende
Drosselstellen erforderlich, wobei in der Regel eine größere Anzahl zu bevorzugen
ist. Bei einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerung mit unter
6 atü atehender Druckluft als Druckmittel haben sich acht jeweils 45° getrennte
Drosselstellen bewährt.
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3ei Ve@wendung eines Gases als Druckmittel sind keine DRuckmitteilkammern
in dem Ausmaß wie bei der Verwendung eines flüssigen Druckmittels erforderlich,
es genügt vielmehr, wenn die Drosselstellen im Gehäuse gegenüber der dem Druckring
sugeordneten Gehäuseinnenfläche etwas zurückgesetzt sind.
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Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausfuhrungsforut der vor liegenden
Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Dabei seigen: Fig. 1 eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Lagerung im Längsschuitt, Fig. 2 einen Schnitt längs der
Linie I-I von Fig. 1, wobei jedoch nur der den Druckring umgebende Teil des Gehäuses
mit den Drosselstellen gezeigt ist, und Fig. 3 einen Längsschnitt einer Ausführungsform
einer Drosselstelle der erfindungsgemäen Lagerung.
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Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemaßen Lagerung
besteht aus einem insgesamt mit 1 bezeichneten Gehäuse für die Schnellfrequenz-Schleifspindel
2, die in zwei längsfesten Wälzlagern 3, 3a. den sogenannten Festlagern, und in
zwei axial längsverschieblichen Wälzlagern 4, 4a, den sogenannten Loslagern,k gelagert
ist0 Die Loslager 4, 4a sitzen drehfest und lkgsfest in einem Druckring 5, der in
Umfangsrichtung von einem ringförmigen Gehäuseteil 6 umgeben ist, der die Drosselstellen
7 für das unter Überdruck zugeführte Druckmittel enthält, Bei der in Fig. 1 veranschaulichten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerung wird Luft oder ein anderes Gas als
Druckmittel verwendet, weshalb keine ruckmittelkammern vorgesehen sind. Die Droeselßtellen
7 sind lediglich gegenüber der Innenfläche des ringförmigen Gehäuseteiles 6 etwas
zurückgesetzt. Zwischen dem Druckring 5 und dem ringförmigen Gehäuaeteil 6 befindet
sich ein für die maximalen Temperatur-bedingten Maßänderungen ausreichendes Spiel.
Zwischen der äußeren Stirnseite des Druokringes 5 und dem Lagerdeckel 8 befindet
sich ebenfalls ein Spiel für die temperaturbedingte Längsausdehnung der Schleifspindel.
Zwischen dem Druckring 5 und dem Lagerdeckel 8 ist eine Druckfeder 9
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die axiale Vorspannung der Schleifspindel angeordnet. Diese axiale Vorspannung kann
auch statt mit einer Druckfeder mit Ililfe von unter Überdruck stehendem Druckmittel
erreicht werden.
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Die Zuführung des Druckmittels zu den Drosselstellen 7 erfolgt über
eine in dem ringfermigen Gehäuse teil 6 vorgesehene Ringleitung 10, die durch zwei
Ringdichtungen 11, lla gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. Für die Zuführung
des unter überdruck stehenden Druckmittelgases ist ein Anschluß 12 vorgesehen. Die
in Fig. 1 veranschaulichte Ausführungsforin der vorliegenden Erfindung zeigt weiterhin
in dem Außenring des Loslagerpaares 4, 4a einen Kühlmittelkanal 3, dem über den
Anschluß 14 Kühlmittel1 geeignetermaßen Wasser, zugeführt wird.
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Der den äußeren Laufring des Loslagerpaares 4, 4a der erfindungsgemäßen
Lagerung umfassende Druckring 5 ist durch geeiga nete nicht gezeigte Einrichtungen,
beispielsweise einen Anechlagstift, in dem Gehäuseteil 8 zwar linga- und radialbeweglich,
jedoch drehfest eh en.
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Fig. 2 veranschaulicht einen Querschnitt länge der Linie T-I von Fig.
1 durch des den Druckring 5 umgebende ringförmige Gehäuse teil 6 und veranschaulioht
die gleichmäßige Verteilung von acht Drosselstellen entlang des Umfanges des ringförmigen
Gehäuseteiles 6 und damit auch des innerhalb dieses ringförmigen Gehäuse teiles
liegenden, in Fig. 2 nicht gezeigten Lruokringea 5.
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Fig. 3 veranschaulicht im Längsschnitt eine Drosselstelle 7 und zeigt
deren etwas zurückgesetzts Anordnung innerhalb des ringförmigen Gehäuseteiles 6.
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Wenn bei der erfindungsgemäßen Lagerung eine Flüssigkeit als Druckmittel
verwendet wird, so wird, wie oben bereits erwähnt,
jeder Drosselstelle
eine Druckmittelkammer zugeordnet, wie es bei hydrestatischen Gleitlagern an sich
bekannt ist.
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Die erfindungsgemäße Lagerung int vorstehend in Hinblick auf Schnellfrequenz-Schleifspindeln
beschrieben worden, jedoch auch bei jeder anderen zelle oder dergleichen anwendbar,
die in einen axial längsfesten und in einem axial längsverschiebzeichen @ager gelagert
ißt, wobei außer Wälzlagern beispielsweise auch kegelige Gleitlager verwendet werden
können.