DE202015101768U1

DE202015101768U1 - Einstellbares Lagergehäuse, insbesondere für Stehlager

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Publication number: DE202015101768U1
Application number: DE202015101768.5U
Authority: DE
Original assignee: Igus GmbH
Current assignee: Igus GmbH
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2015-05-04
Anticipated expiration: 2025-04-11
Also published as: WO2016162478A1

Abstract

Einstellbare Lagereinheit (10) umfassend ein Lagergehäuse (12) mit einer Aufnahme (14), welche eine Hauptachse (A) definiert, insbesondere für ein Wälz- oder Gleitlager; und einen Standfuß (20) mit mindestens einer Stützfläche (21, 22), an welcher das Lagergehäuse anliegt, und mit einer vom Lagergehäuse abgewandten Grundfläche (23); wobei der Standfuß um eine Drehachse (R) senkrecht zur Hauptachse (A) und relativ zum Lagergehäuse (12) drehbar an diesem angeordnet ist; und wobei die mindestens eine Stützfläche (21, 22) in Umfangsrichtung ansteigend verläuft, so dass die Bauhöhe (h1...h4) zwischen Grundfläche (23) und dem anliegenden Bereich der Stützfläche (21, 22) mit dem Winkel um die Drehachse (R) verändert.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Lagereinheit als Maschinenelement mit einem Lagergehäuse zur Aufnahme und Lagesicherung eines Wälz- oder Gleitlagers. Die Erfindung betrifft insbesondere ein einstellbares Stehlager.
Lagereinheiten werden in den unterschiedlichsten Bauformen und -größen eingesetzt. Je nach Lageraufgabe gibt es unterschiedliche Gehäuseformen. Ein Stehlager wird in der Regel aufrecht stehend auf einer Anschraubfläche montiert und hat ein meist als Lagerbock bezeichnetes Lagergehäuse.
Die Gehäuseform der Lagereinheit und damit die räumliche Lage der nominellen Achse für die Lagerung sind vorgegeben. Die tatsächliche Lage des zu lagernden Bauteils, typisch einer Welle, weicht jedoch wegen Fluchtungsfehler, Schiefstellungen, Durchbiegungen und/oder dgl. oft ab.
In vielen Fällen können solche Effekte konstruktiv nicht verhindert werden. Bisher werden Fluchtungsfehler in der Regel durch Unterleger, z.B. Unterlegscheiben, Adapter oder dgl. ausgeglichen.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es mithin, ein Lagereinheit vorzuschlagen, die derart einstellbar ist, dass die nominelle Lage der vom Lagergehäuse definierten Achse (Hauptachse) einstellbar ist und so ein Fehlerausgleich, insbesondere ein Fluchtungsfehler-Ausgleich, bei der Montage vereinfacht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine einstellbare Lagereinheit vorgeschlagen, welche aus zwei Hauptkomponenten besteht, einem Lagergehäuse mit einer Aufnahme für ein Wälz- oder Gleitlager und einem drehbaren Standfuß. Das Lagergehäuse definiert mit seiner Aufnahme eine Hauptachse. Der Standfuß wirkt sockelartig, zur Montage in beliebiger Richtung, hängend, schräg oder horizontal verlaufend, und hat mindestens eine Stützfläche, an welcher das Lagergehäuse anliegt, sowie eine abgewandte Grundfläche zur Montage.
Erfindungsgemäß ist der Standfuß um eine Drehachse senkrecht zur Hauptachse und relativdrehbar am Lagergehäuse angeordnet und die mindestens eine Stützfläche verläuft in Umfangsrichtung, d.h. tangential um die Drehachse betrachtet, ansteigend. Somit ist die Bauhöhe des Standfußes zwischen Grundfläche und Stützfläche variabel und verändert mit dem Drehwinke bzw. Polarwinkel um die Drehachse. Die abstützende Höhe zwischen dem am Lagergehäuse anliegenden Bereich der Stützfläche und der Grundfläche ist und somit der Abstand zwischen der Hauptachse und der Grundfläche ist durch Drehen des Standfußes einstellbar ist. Mit anderen Worten, das Lagergehäuse wird durch einen drehbaren Montagesockel ergänzt dessen „wirksame“ Stützhöhe von seiner Drehstellung relativ zum Lagergehäuse abhängt.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Standfuß zwei zur Drehachse axialsymmetrisch angeordnete Stützflächen. Diese können sich über ein Kreisbogensegment erstrecken, das mindestens 120° des Umfangswinkels beträgt um auch bei geringer Steigung einen großen Einstellbereich zu bieten. Die Stützflächen erstrecken sich, vorzugsweise über einen Umfang von zwischen 90° und 170°, besonders bevorzugt grösser 150°.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Stützflächen in Umfangsrichtung stufenlos ansteigend, vorzugsweise als Wendelflächen geformt. Denkbar sind jedoch auch treppenförmige Stützflächen, insbesondere wenn Parallelität zur Hauptachse nötig ist.
Bei Wendelflächen die schraubenlinienartig um die Drehachse angeordnet sind, werden vorzugsweise entsprechend konjugiert bzw. passend geformte Anlageflächen am Lagergehäuse vorgesehen, die an die Wendelfläche angepasst sind.
Insbesondere bei wendelförmigen Stützflächen wird bevorzugt vorgesehen, dass der Standfuß selbsthemmend mit dem Lagergehäuse zusammenwirkt. Dies kann durch geeignete Paarung der Materialien, d.h. durch eine geeignete Materialwahl beim Standfuß und/oder Auswahl des Steigungswinkels der Stützflächen erreicht werden. Der Steigungswinkel ist hierbei der Arkustangens von (Steigung/Flankendurchmesser*π), wobei die Steigung die Axialstrecke pro Umdrehung bedeutet.
Alternativ oder ergänzend kann auch durch Formgebung der aneinander liegenden Flächen, z.B. durch eine Verzahnung oder dgl. eine Sperrung der Drehung beim Befestigen senkrecht zur Hauptachse sichergestellt sein.
In einer konstruktiv einfachen Realisierung hat der Standfuß eine kreiszylindrische Aussparung koaxial zur Drehachse, in welcher ein entsprechender Drehbolzen des Lagergehäuses eingreift. Die Aussparung kann durchgehen, d.h. der Standfuß eine scheibenförmige Grundfläche hat um ein Lösen oder Einstellen von der Seite der Grundfläche aus zu ermöglichen. Die Aussparung kann auch als Sackloch ausgeführt sein. Der Drehbolzen ist vorzugsweise einstückig mit dem Lagergehäuses hergestellt und steht senkrecht zur Hauptachse.
Der Standfuß und/oder das Lagergehäuse können aus Metall oder aus Kunstsoff hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist eine Herstellung mit Spritzgussteile, bei welcher das Lagergehäuse aus einem faserverstärkten Kunststoff, z.B. einem Polyamid, hergestellt ist. Der Standfuß ist bevorzugt aus einem geeignet gewählten formsteifen Kunststoff hergestellt, der mit dem faserverstärkten Kunststoff einen selbsthemmenden Reibschluss ermöglicht. Das Lagergehäuse kann ein-, zwei- oder mehrteilig ausgeführt sein. Der Standfuß ist bevorzugt einteilig.
Im Standfuß sind bevorzugt durchgehende Ausnehmungen für Befestigungsschrauben vorgesehen, welche durch Durchgangsbohrungen im Lagergehäuse parallel zur Drehachse beidseitig neben der Aufnahme eingesetzt werden. Um die Drehbarkeit nicht zu beeinträchtigen, können die Ausnehmungen im Standfuß kreisbogenförmig um die Drehachse verlaufen. Ferner ist es vorteilhaft, die Ausnehmungen mittig in jeder Stützfläche und symmetrisch zur Drehachse vorzusehen. Sie haben jeweils eine dem Durchmesser der Durchgangsöffnungen angepasste Radialabmessung passend zu den Befestigungsschrauben.
Im Rahmen der Erfindung liegen Ausführungen für Wälz- und Gleitlager in den unterschiedlichsten Bauformen und -größen des Lagergehäuses. Das Lagergehäuse kann aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt sein. Für Gleitlager, z.B. Lineargleitlager, Radialgleitlager oder kombinierte Radial-Linear-Lager, kann das Lagergehäuse einteilig hergestellt sein mit zylindrischer Aufnahme, welche unmittelbar eine Welle aufnimmt. Die Aufnahme kann in dieser Ausführung aber auch ein Wälzlager aufnehmen. Das Lagergehäuse kann auch zweiteilig hergestellt sein mit sphärisch geformter Aufnahme welche Lagerkalotten aufnimmt, wie z.B. bei einem Stehlager.
Demnach betrifft die Erfindung insbesondere aber nicht ausschließlich ein höheneinstellbares Stehlager.
Die Erfindung eignet sich in der Verwendung insbesondere aber nicht ausschließlich zum Ausgleich eines Fluchtungsfehlers einer zu lagernden Welle.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden, ausführlicheren Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Figuren zu entnehmen. Diese zeigen ohne Beschränkung des
Schutzumfangs:
1A: eine Vorderansicht einer als Stehlager ausgeführten Lagereinheit, teilweise geschnitten;
1B: eine Seitenansicht der Lagereinheut aus 1A;
1C: eine Draufsicht der Lagereinheut aus 1A–1B;
1D: einen Vollschnitt gem. Schnittebene ID-ID in 1A durch die Haupt- und Drehachsen.
Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist eine Lagereinheit 10 gezeigt, die als Stehlager ausgeführt ist. Im Lagergehäuse 12 ist eine kreiszylindrisch um eine Hauptachse A geformte Aufnahme 14 mit Durchmesser d1 vorgesehen, z.B. für die Gleitlagerung einer Welle (nicht gezeigt) oder die Befestigung eines Wälzlagers (nicht gezeigt). Die Aufnahme 14 kann z.B. auch eine kugelförmige Innenwand haben. Ein weiterer wichtiger Bestandteil des zweiteiligen Lagerbocks ist der sockelartige, getrennt hergestellte Montagesockel bzw. Standfuß 20. Um Fluchtungsfehler ausgleichen zu können, kann die Lagereinheit 10 auf einfache Weise in der Höhe Hvar der Hauptachse A gegenüber der Montagefläche, d.h. der Grundfläche 23 des Standfuß 20 verstellt werden.
Hierzu hat ist der Standfuß 20 um eine Drehachse R gegenüber dem Lagergehäuse 12 drehbar und hat zwei schraubenlinienförmige Wendelflächen als Stützflächen 21, 22 für das Lagergehäuse 12, welches konjugiert geformte schraubenförmige Flügel als Anlageflächen 15, 16 hat. Die Drehachse R schneidet die Hauptachse A senkrecht. Zur Einstellung der Höhe Hvar muss lediglich der Standfuß 20 entsprechend um die Drehachse R relativ zum Lagergehäuse 12 gedreht werden. Die Steigung der Stützflächen 21, 22 ist unter Berücksichtigung der Materialpaarung so gewählt, dass aufgrund einer Selbsthemmung die Höhe Hvar beim Festziehen von Befestigungsschrauben beibehalten wird. Die Bauhöhe des Standfußes 20 zwischen den Stützflächen 21, 22 und der Grundfläche 23 steigt dabei von der Minimalhöhe h1 stetig schraubenlinienförmig an zur Maximalhöhe h4. Die Höhen h2 und h3 sind rein beispielhaft als Zwischenwerte bezeichnet.
Zwei (nicht gezeigte) Befestigungsschrauben werden zur Befestigung durch Durchgangsbohrungen 18, 19 im Lagergehäuse 12 mit Durchmesser d2 und axialsymmetrisch mittig in den Stützflächen 21, 22 vorgesehene Ausnehmungen 25, 26 mit Spiel durch den Standfuß 20 geführt. Die Radialabmessung r1 und der Achsabstand sind hierbei passend zum Durchmesser d2 bzw. dem Achsabstand d3. Die Durchgangsbohrungen 18, 19 liegen parallel zur Drehachse R beidseitig neben der Aufnahme 14.
Das Lagergehäuse 12 ist im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Schnittebene ID-ID in 1A. Das Flächenmaß einer Anlagefläche 15, 16 entspricht etwa 33% der Grundfläche des Lagergehäuses 12. Der Standfuß 20 ist axialsymmetrisch zur Drehachse R. Die Stützflächen 21, 22 insgesamt stellen flächenmäßig etwa 50% der Grundfläche 23 dar.
Eine stabile Konstruktion wird erreicht mit einem einstückig am Lagergehäuse 12 an- oder mitgeformten zylindrischen Drehbolzen 17 der koaxial in eine entsprechende Aussparung 24 im Standfuß 20 eingreift und damit die Drehachse R definiert, wobei der Drehbolzen etwa im Durchmesser etwa 33% der Seitenlänge des etwa quaderförmigen Lagergehäuses 12 beträgt. Die Gesamthöhe des Standfußes 20 ist so bemessen, dass ein Drehbolzen 17 mit mindestens 33% der minimalen Höhe Hvar bei Minimalhöhe h1 in dieser Drehstellung nicht über die Grundfläche 23 vorragt, wie 1D zeigt.
Die Lagereinheit 10 kann in beliebiger Raumlage befestigt werden, der Achsabstand Hvar der Achse A zur Grundfläche 23 ist über einen Drehwinkelbereich einstellbar der durch das Bogenmaß der Ausnehmungen 25, 26 begrenzt wird, hier etwa 145°.
Die kompakte zweiteilige Bauweise der Lagereinheit 10 aus Lagergehäuse 12 und Standfuß 20 erlaubt eine einfach zu handhabende Höhenverstellung der Achshöhe Hvar um eine Welle auszurichten, z.B. zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern. Sie ist für Gleitlager (Radial- und/oder Linear-Gleitlager), Kalottenlager, Wälzlager usw. geeignet.
Das Lagergehäuse 12 und der Standfuß 20, insbesondere die speziell gestalteten Anlageflächen 15, 16 und Stützflächen 21, 22 lassen sich im Spritzgussverfahren einfach als Kunststoffteile herstellen.
Bezugszeichenliste
Fig. 1A–Fig. 1D:

10: Lagereinheit
12: Lagergehäuse
14: Aufnahme
15, 16: Anlagefläche
17: Drehbolzen
18, 19: Durchgangsbohrung
20: Standfuß
21, 22: Stützfläche
23: Grundfläche
24: Aussparung
25, 26: Ausnehmung
A: Hauptachse
d1, d2: Durchmesser
d3: Achsabstand
Hvar: Achsabstand
h1...h4: Bauhöhe
R: Drehachse
r1: Radialabmessung

Claims

Einstellbare Lagereinheit (10) umfassend ein Lagergehäuse (12) mit einer Aufnahme (14), welche eine Hauptachse (A) definiert, insbesondere für ein Wälz- oder Gleitlager; und einen Standfuß (20) mit mindestens einer Stützfläche (21, 22), an welcher das Lagergehäuse anliegt, und mit einer vom Lagergehäuse abgewandten Grundfläche (23); wobei der Standfuß um eine Drehachse (R) senkrecht zur Hauptachse (A) und relativ zum Lagergehäuse (12) drehbar an diesem angeordnet ist; und wobei die mindestens eine Stützfläche (21, 22) in Umfangsrichtung ansteigend verläuft, so dass die Bauhöhe (h1...h4) zwischen Grundfläche (23) und dem anliegenden Bereich der Stützfläche (21, 22) mit dem Winkel um die Drehachse (R) verändert.
Einstellbare Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Standfuß (20) zwei zur Drehachse (R) symmetrisch angeordnete Stützflächen (21, 22) aufweist, welche sich über ein Kreisbogensegment erstrecken, vorzugsweise über einen Umfangswinkel grösser 120°.
Einstellbare Lagereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen (21, 22) in Umfangsrichtung stufenlos ansteigend verlaufen.
Einstellbare Lagereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen (21, 22) als Wendelflächen geformt sind, und vorzugsweise entsprechend geformte Anlageflächen (15, 16) des Lagergehäuses vorgesehen sind, welche jeweils an die Wendelfläche angepasst sind.
Einstellbare Lagereinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Standfuß (20) selbsthemmend mit dem Lagergehäuse (12) zusammenwirkt.
Einstellbare Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Standfuß (20) eine kreiszylindrische Aussparung (24) koaxial zur Drehachse (R) aufweist, in welcher ein entsprechender Drehbolzen (17) des Lagergehäuses (12) eingreift.
Einstellbare Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Standfuß (20) und/oder das Lagergehäuse (12) aus Kunststoff hergestellt sind, insbesondere als Spritzgussteile.
Einstellbare Lagereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Standfuß (20) durchgehende Ausnehmungen (25, 26) für Befestigungsschrauben vorgesehen sind, insbesondere fluchtend mit Durchgangsbohrungen (18, 19) im Lagergehäuse parallel zur Drehachse (R) beidseitig neben der Aufnahme.
Einstellbare Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (12) einteilig hergestellt ist mit zylindrischer Aufnahme (14) als Linear- und/oder Radialgleitlager für eine Welle oder ein Wälzlager.
Einstellbare Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (12) zweiteilig hergestellt ist mit sphärischer Aufnahme (14) für Lagerkalotten.
Einstellbares Stehlager (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verwendung einer einstellbaren Lagereinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Ausgleich eines Fluchtungsfehlers einer zu lagernden Welle.