DE2043702A1 - Lineares Lager - Google Patents

Description

• "Lineares Lager" Die Erfindung uezieht sich auf Flüssigkeits- oder Gaslager.
• Be ist die Aufgabe der Erfindung, ein lineares Flüssigkeits-,der Gas lager von verbesserter Bauart zu schaffen, das beispielaweise bei Messgeräten und Werkzeugmaschinen Anwendung finden kn und aus im Polgenden im Einzelnen dargelegten Gründen eine v jrteilhafte erhöhte Belastungssteifheit aufweist.
• Die bekannten linearen Lager, die zum Tragen einer Last dienen, weisen den Nachteil auf, dass eine Veränderung der breite des Lagerspalts und somit eine Veränderung der Höhe der getragenen Last auftritt, wenn eine Änderung der zu tragenden Last vorgenommen wird. Wenn beispielsweise ein horizontal verschliebbarer Tisch wie der Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine über einem horizontalen Bett gelagert ist und durch die Beaufschalgung mit Durckflüssigkeit oder -gas gegenüber dem Bett gehalten wird, um zwischen beiden einen Pilm vorzusehen, nimmt der Tisch gegenüber dem Bett eine Höhe ein, die eine Funktion der gesamten zu tragten Masse und des Lagerfilms sowie des Drucks der zugeführten Flüssigkeit oder des zugeführten Gases ist. Wenn vorausgesetzt wird, dass der Bereich und der Druck konstant sind, bewirkt jede Veränderung der ausgeübten Belastung eine Veränderung der Dicke des Filmes und somit eine Veränderung der relativen Höhe des Tisches. Wenn der Tisch ausserdem einer ungleichmässigen Belastung ausgesetzt ist, indem beispielsweise eine weitere Belastung auf ein Ende des Tisches ausgeübt wird, wird dieses Ende gesenkt und nimmt der Tisch als Ganzes gegenüber dem Bett eine schräge Stellung ein.
• Eines der üblichsten linearen Flüssigkeits- oder Gaslager besteht im wesentlichen aus einer einzigen flachen Platte. Die untere Oberfläche des getragenen Tisches weist eine Reihe von Kissen auf, die Druckmitteleintrittsöffnungen aufweisen, und hat lippenartize Elemente, die auf den Rändern des Bettes liegen und als i'ührungen wirken. Eine Anzahl von Kissen ist vorgesehen, um die Stabilität zu erhöhen und das Problem der ungleichmässigen Belastung des Tisches zu verringern. Im Druckmittelzuführsystem kann eine automatische Ausgleichvorrichtung zum Ausgleichen der Drücke zwischen den einzelnen Kissen vorgesehen sein, um die ausgeübten Lasten auszugleichen.
• Ee wurde jedoch gefunden, dass eine wirkeame Arbeit solcher einzelner ebener Lager nur in einer Richtung stattfinden kann.
• Nichtsdestoweniger wurde bei deta weiter unten beschriebenen verbesserten linearen Lager und insbesondere in dem Falle, in dem zwei oder mehr einzelne Lager axial mit Abstand voneinander angeordnet sind, festgestellt, dass eine ungleichmässig, an einem Lager auf das getragene Teil ausgeübte Belastung durch die Reaktionskräfte eines oder mehrerer anderer Lager aufgehoben wird, weil die einzelnen Lager über ihren gesamten abgewickelten Bereich, beispielsweise ihren Umfang, wirksam sind.
• Ausserdem ist Fachleuten bekannt, dass für die Verwendung der bekannten Kissenlager feststehende Bahnen erforderlich sind, die beschädigt werden können, was beim anschliessenden Betrieb des Gerätes zu Ungenauigkeiten führen kann.
• Die Erfindung betrifft ein lineares Lager mit einem äusseren und einem inneren Lagerteil.
• Die Erfindung besteht darin, dass das äussere Lagerteil eine teilzylindrieche innere Lagerfläche und eine sich über die axiale Länge der inneren Lagerfläohe erstreckende radiale Öffnung aufweist, dass das innere Lagerteil in dem äusseren: Lagerteil angeordnet ist und eine teilzylindrische äussere Lagerfläche und einen sich über die axiale Länge der äusseren Lagerfläche erstreckenden Ansatz aufweist, dass die innere und die äussere Lagerfläche zusammen einen Flüssigkeits-oder Gaslagerspalt begrenzen, dassder radiale Ansatz in der radialen oeffnung gelagert und in dieser axial bewegpar ist, das eines der Lagerteile eine Anzahl von Behlitzen für die PlUssieits-oder Gaszufuhr aufweist, die mit einem Ende an der entsprechenden Lagerfleche münden, wobei diese Schlitze in einer sich über den Umfang der Lagerfläche erstreckenden Reihe angeordnet sind und die Summe ihrer Winkelabmessungen an den Stellen, an denen sie an der Lagerfläche münden, grösser als die Hälfte des Umfanges dieser Lagerfläche ist.
• Die Schlitze für die Flüssigkeits- oder Gaszufuhr sind vorzugsweise mit gleichem Abstand über den Bereich des Lagerspaltes verteilt und haben in dieser Richtung vorzugsweise die gleiche Breite.
• Die Schlitze können in einer einzigen Reihe angeordnet sein, oder zwei oder mehr Reihen können mit axialen Abständen über den Lager spalt verteilt sein.
• Bei einer bevorzugten Anordnung liegen die Schlitze zwischen zusammengeschlagenen Endflächen zweier Elemente des lagerteiles. Vorteilhafterweise kann eines der Elemente in seiner Endfläche Aussparungen aufweisen und mit dieser Endfläche gegen eine ebene Endfläche des anderen Elements geschlagen sein. Die Aussparungen können beispielsweise in geeigneter Weise durch Fräsen, Schleifen, Ätzen, Brennen oder einen Laserstrahl mit anschliessendem Läppen hergeßtellt werden. Ein bevorzugte Material zumindest für die den Lagerspalt begrenzenden Teile der Lagerteile ist Siliziumnitrid.
• Eine vorteilhafte Bauart der IagerzufUhrspalte vom Schlitztyp ist in der deutschen Patentanmeldung Nr. 1 575 357.8 der Anmelderin beschrieben. Ausführliche ingaben über die Vorteile, die mit derartigen Lagerspalten vom Schlitztyp gegenüber den bekannten Lagern vom Bohrungstyp erzielt werden, sind in der deutsohen Patentanmeldung Nr. 1 575 570.1 der Anmelderin enthalten.
• Zusätzliche seitliche Lagerspalt. können zwischen den seitlichen Oberflächen des lastentragenden Ansatzes und den benachbarten seitlichen Oberflächen der Öffnung im äusseren Lagerteil liegen, wodurch eine grössere Belastugssteifigkeit und Lastentragfähigkeit hinsichtlich seitlicher Kräfte erzielt werden.
• Bei einer Ausführungsform werden diese zusätzlichen seitlichen Lagerspalte durch von den benachbarten Enden der Hauptlagerspalte austretendes Druckmittel gespeist. Bei einer anderen Ausführungs werden diese zusätzlichen seitlichen Lagerspalte unabhängig voneinander und getrennt durch einen oder mehrere längliche Spalte im Ansatz oder in dem die längliche Öffnung begrenzenden Teil des äueseren Lagerteiles gespeist. Vorzugeweiee liegen diese Schlitze zwischen aneinanderliegenden Elementen des Ansatzes oder des äußeren Lagerteiles. Bei einer bevorzugten Ausgeführungsform weist ein solches Element Aussparungen auf, die mittelt eines der oben angeführten Verfahren mit anschliessenden Läppen hergestellt wurden, während das andere Element eine ebene Endfläche hat, die an der mit Aussparungen verschendenen Endfläche anliegt, um den oder den längliohen Schlitz gemäss der deutschen Patentanmeldung Nr, 1 575 570.1 der Anmelderin zu bilden.
• Die Verwendung derartiger zusätzlicher Lagerspaltzuführungen führ ausserdem zu einer Eindämmung des Umfangsflusses des Druckmittels in Richtung der. länglichen Öffnung, was sonst bei dem Hauptlagerplalt aus den Zuführschlitzen in Richtung der Öffnung auftreten würde.
• Bei der verbesserten Bauweise des linearen Lagers werden die beiden Lagerteile von dem Flüssigkeits- oder Gasfilm im Hauptlagerspalt gegen eine Relativbewegung um die Drehachse des Lagers in alle Richtungen gehalten. Jede nicht entlang der Achs des Lagers ausgeübte Belastung führt lediglich zu einer Veränderung der Exzentrizität des inneren und des äusseren $Lagerteiles.
• Diese linearen Lager können mit Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten geepeist werden. Eine Maschine kann zwei, drei, vier oder mehr Grundlagereinheiten aufweisen, die ein schwimmendes Teil unter veränderlichen Belastungen tragen.
• Die Stabilität wird ohne weiteres aufrechterhalten, und ausgeübte Belastungen werden gleichmässig über die verwendete Anzahl von Lagereinheiten verteilt.
• Gegenüber beispielsweise einfachen flachen Flüssigkeits-oder Gaebettlagern wird der Vorteil erzielt, dass die Druckmittelzufihr nur an den relativ begrenzten Lagerspaltbereichen und nicht überall erforderitoh ist, so dass eine beträchtliche Wirtschaftlichkeit erzielt werden kann.
• In den Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, ist Fig. 1 eine perspektivische Endansicht einer ersten Ausführungsform eines linearen Flüssigkeits- oder Gaslagers; Fig. 2 ein Schnitt auf der Linie A-A in Fig. 3; Fig. 3 ein Schnitt auf der Linie B-B in Fig. 2; Fig. 4 ein Schnitt auf der Linie 0-0 in Fig. 3; Fig. 5 eine perspektivische Endansicht einer zweiten Ausführungsform eines linearen Flüssigkeits-oder Gaslager; Fig. 6 ein Schnitt auf der Linie A-A in Fig. 7; Fig. 7 ein Schnitt auf der Linie B-B in Fig. 6; Fig. 8 ein Schnitt auf der Linie 0-0 in Fig. 7; Fig. 9 eine perspektivische Endansicht einer dritten Ausführungsform eines linearen FlUssigkeits-oder Gaslagers; Fig. 10 eine perspektivische Teilansicht eines Teils eines äusseren Lagerteiles der dritten Ausführungsform gemäss der Linie C-C oder D-D in Fig. 11; Fig. 11 ein Schnitt auf der Linie A-A in Fig. 13; Fig. 12 ein Schnitt auf der Linie B-B in Fig. 13; Fig. 13 ein Schnitt auf der Linie E-E in Fig. 12; Fig. 14 eine perspektivische Endansicht einer vierten Augfghrungsform eine. linearen Flüseigkeits-oder Gas lagers; Fig. 15 eine Endansicht eines äusseren Lagerteiles der vierten husführungsform gemäss der Linie 0-0 oder D-D in Fig. 6; Fig. 16 ein Teilschnitt auf der Linie A-A in Fig. 18; Fig. 17 ein Schnitt auf der Linie B-3 in Fig. 18; Fig. 18 ein mittiger Querschnitt durch die vierte Ausführungsform.
• Fig. 1 bis 4 zeigen ein lineares Plüssigkeits- oder Gaslager, das im wesentlichen aus einem inneren Lagerteil 1 und einem äusseren Lagerteil 2 besteht, zwischen denen ein Plüssigkeits- oder Gaslagerspalt 3 liegt.
• Das innere Lagerteil 1 besteht aus einem zylindrischen Körper mit einem radialen Ansatz 4, der eine Lagerplatte h zum Tragen einer Last, beispielsweise des Arbeitstisches einer Werkzeugmaschine, trägt.
• Das äussere Lagerteil besteht aus einem festen Körper mit einer zylindrischen Bohrung 6 und einem länglichen Schlitz 7, der den Ansatz 4 des inneren Lagerteils mit Spiel aufnimmt.
• Die seitlichen Oberflächen des Ansatzes 4 und die benachbarten seitlichen Oberflächen des Schlitzes 7 begrenzen Lagerspalte ;.
• Das innere Lagerteil 1 wird durch die Beaufschlagung des Spalts 3 und der Spalte 8 mit Druckflüssigkeit oder -gas in der zylindrischen Bohrung 6 des äusseren Lagerteils gehalten und geführt.
• Die Flüssigkeit oder das Gas wird aus dem inneren Lagerteil 1 radial nach aussen in den Plüssigkeits- oder Gaslagerspalt 3 und aus dem Innern des Ansatzes 4 seitlich nach aussen in die Lagerspalte 8 eingeführt.
• Das innere Lagerteil i besteht aus einem Kern 9, einer den Kern 9 umgebenden Buchse 10 und Endteilen 11 und 12, die mittels Muttern ii am Kern 9 gehalten werden. Der Kern 9 und die darin befindliche Buchse 10 und Endteile 11 und 12 werden mittels einer Schraube 14 mit dem Ansatz 4 und der Lagerplatte 5 verbunden.
• Die radialen Endflächen der Buchse 10 weisen eine Anzahl von im gleichen Winkelabstand angeordneten niedrigen axialen Aussparungen 15 mit gleicher Winkelbreite auf. Diese Aussparungen wurden durch Fräsen oder Schleifen und Läppen hergestellt. Die anschlagenden radialen Endflächen der Endteile II und 12 sind eben, und zwischen den aneinander schlaenden ;?läcnen liegen mehrere Schlitze 16, deren äussere Enden im Lagerspalt 3 münden. Das innere Ende aller Schlitze 16 mündet in einem gemeinsamen teilkreisförmigen Speicherraum 17, er von der Buchse 10 und dem jeweiligen Endteil begrenzt wird.
• Die beiden Speicherräume 1'1 stehen über axiale Kanäle die von Aussparungen in der Bohrung der Buchse 10 gebildet werden, miLeinander in Verbindung, liner der Speicherräume 17 wird ueber eine mit einem Kanal 20 in der Lagerplatte 5 in Verbindung stehende Zuleitung 19 mit Druckflüssigkeit oder -gas gespeist.
• Die radialen Endflächen des Kerns 9, an denen die entsprechenden Endteile 11 und 12 anliegen, weisen ringförmige Aussparungen 21 auf, in denen zwecks Abdichtung O-Ringe 22 sitzen.
• Um die Endteile 11 und 12 in ihrer Stellung festzulegen, sind in ihnen und im Ansatz 4 Bohrungen vorgesehen, die Pestlegungsstifte 23 aufnehmen.
• Um entsprechende Schlitze zur Zufuhr von unter Druck stehender Flüssigkeit oder Gas zu den Lagerspalten 8 zu schaffen, ist der Ansatz 4 mit einem Sattelblock 24 versehen. Die untere Oberfläche des Ansatzes 4 weist flache Aussparungen auf, und die obere Oberfläche des Sattelblocks 24 ist eben, so dass zwischen beiden ein oder mehrere längliche Schlitze 25 liegen.
• Mit ihren äusseren Enden münden die Schlitze 25 in die Spalte 8, Mit ihren inneren Enden münden die Schlitze 25 in einen gemeinsamen Speicherraum 25a, der auoh vom Ansatz 4 und dem Sattelblock 24 begrenzt wird. Der Speicherraum 25ä steht mit der Zuleitung 19 in Verbindung.
• Die Ausführungsform gemäss Fig. 5 bis 8 ist mit der im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 4 beschriebenen mit der Ausnahme identisch, dass die seitlichen Lagerspalte 8a nicht getrennt und unabhängig voneinander mit Druckflüssigkeit oder -gas gespeist werden, sondern das sie von den benachbarten Enden des zytindrischen Lagerspalte 5 aus gespeist werden. Demgemäss ist kein Sattelblock 24 vorgesehen und demgemäss achlagen die Buchse 1O und die Endteile It und 12 direkt am Ansatz 4 an.
• Fig. 9 bis 13 und Fig. 14 bis 17 zeigen zwei Ausführungsformen linearer Flüssigkeits- oder Gaslager, bei denen das innere Lagerteil 26 ein zylindrisches Element aufweist, das von einem äusseren Lagerteil 27 gehalten wird. Das zylindrische Element weist einen nach unten gerichteten radialen Ansatz 28 auf.
• Das äussere Lagerteil 27 weist eine zylindrische Innenoberfläche 29 auf. Zwischen der Innenoberfläche 29 und der Oberfläche des zylindrischen Elementes des inneren Lagerteils 26 liegt ein Lagerspalt 30. Zwischen den seitlichen Oberflächen 31 am äusseren Lagerteil und den entsprechenden seitlichen Oberflächen des Ansatzes 28 liegen Lagerspalte 32.
• Das äussere Lagerteil 27 besteht aus einer Buchse 33, Endplatten 34 und 35, die gegen die Enden der Buchse 33 geschlagen sind, und Druckplatten 36. Das Ganze wird mittels Muttern 37 zusammengehalten. Die radialen Endflächen der Buchse 33 weisen axiale Aussparungen 38 auf, und die Jeweils gegen diese Aussparungen aufweisenden Endflächen geschlagenen Endplatten 34 und 35 sind vorgesehen, um eine Anzahl von mit gleichem Winkelabstand angeordneten radialen Schlitzen 39 gleicher Breite zu bilden. Mit ihrem äusseren Ende münden die Schlitze in einen entsprechenden Speicherraum 40, der über Kanäle 40a und 40b mit Drückflüssigkeit oder -gas gespeist wird.
• Um die jeweiligen seitlichen Lagerspalte 32 mit Druckflüssigkeit oder -gas zu speisen, weist das äussere Lagerteil 27 an seinem unteren Teil zwei trennbare Teile 41, 42 auf, von denen jeder in seiner gegen die untere Oberfläche des übrigen Teiles des Lagerteils geschlagenen oberen Oberfläche eine Ausnehmung 43 aufweist, so dass ein Schlitz 44 gebildet wird.
• Die Teile 41, 42 weisen jeweils grössere Ausnehmungen auf, die Speicherräume 45 bilden, welche über mit einem Einlaß 4tX in Verbindung stehende Kanäle 46 und 47 Druckflüssigkeit eder gas erhalten. Die Teile 41, 42 sind mittels Schrauben 49 am übrigen Teil des Lagerteiles 27 befestigt. Das lagerteil 27 ist mittels Schrauben 51 an einer darüber liegenden Konstruktion, beispielsweise dem Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine, befestigt.
• Die Ausführungsform gemäss Fig. 14 bis 19 stimmt mit der im Zusammenhang mit Fig. 9 bis 13 beschriebenen mit der Ausnahme überein, dass die seitlichen Lagerspalte 32a nicht getrennt und unabhängig voneinander durch eigene Schlitze 44 (Fig.10) sondern von den benachbarten Endkanten des Lagerspaltes 30 aus gespeist werden. Fig. 17 zeigt, wie die Speicherräume 40 über mit einem Einlass 54 in Verbindung stehende Zuleitungen 52 und 53 mit Druckflüssigkeit oder-gas gespeist werden.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Lineares Lager mit einem äusseren und einem inneren Lagerteil, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Lagerteil (2) eine teilzylindrische innere Lagerfläche und eine sich über die axiale Länge der inneren Lagerfläche erstreckende radiale Öffnung aufweist, dass das innere Lagerteil (1) in dem äusseren Lagerteil angeordnet ist und eine teilzylindrische äussere Lagerfläche und einen sich über die axiale Länge der äusseren Lagerfläche erstreckenden Ansatz (4) aufweist, dass die innere und die äussere Lagerfläche zusammen einen Flüssigkeits- oder Gaslagerspalt (3) begrenzen, dass der radiale Ansatz (4) in der radialen Öffnung gelagert und in dieser axial bewegbar ist, dass eines der Lagerteile eine Anzahl von Schlitzen für die Flüssigkeits-oder Gaszufuhr-aufweist, die mit einem Ende an der entsprechenden Lagerfläche münden, wobei diese Schlitze in einer sich über den Umfang der Lagerfläche erstreckenden Reihe angeordnet sind und die Summe ihrer Winkelabmessungen an den Stellen, an denen sie an der Lagerfläche münden1 grösser als die Hälfte des Umfanges dieser Lagerfläche ißt.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gqkennzeihnet, dass mehrere Schlitze für die Flüssigkeits- oder Gaszufuhr in mehreren Umfangsreihen angeordnet sind, weloh-e in Längsrichtung des Lagerspaltz mit Abstand voneinander angeordnet sind.

3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Offnung des äusseren Lagerteiles von gegenüberliegenden seitlichen Flächen desselben gebildet wird und dass der Ansatz (4) gegenüberliegende seitliche Flächen aufweist, wobei die entsprechenden seitlichen Flächen des äusseren Lagerteiles (2) und des Ansatzes (4) entsprechende seitliche Lagerspalte (8) bilden.

4. Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Lagerspalte (8) mit einem Ende des erstgenannten Lagerspalts (3) in Verbindung stehen, um dadurch die Speisung der seitlichen Lagerspalte mit aus dem erstgenannten Lagerspalt tretender Druckflüssigkeit oder tretendem Druckgas zu ermöglichen.

5. Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Linie gegenüberliegenden seitlichen Flächen des äusseren Lagerteiles schlitze für die Flüssigkeits- oder Gaszufuhr aufweisen, die mit d.en entsprechenden seitlichen Lagerspalten in Verbindung stehen.

6. Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Lagerteil esrte und zweite Elemente aufweist, die die gegenüberligenden seitlichen Flächen bilden, wobei das @@@ Element eine obene Oberfläche und das zweite Elemen eine gegen diese ebene Oberfläche geschlagene Aussparungen aufweisente Oberfläche hat, um so die mit dem entsprechenden seitlichen Lagerspalt in Verbindung stehenden Schlitze für die Flüssigkeits-oder Gas zufuhr zu bilden.

7. Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden seitlichen Flächen des Ansatzes Schlitze für die Flüssigkeits- oder Gaszufuhr aufweisen, die mit den entsprechenden seitlichen Lagerspalten in Verbindung stehen.

8. Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz ein erstes und ein zweites Element aufweist, wobei das erste Element eine ebene Oberfläche und das zweite Element eine gegen diese ebene Oberfläche geschlagene Aussparungen aufweisende Oberfläche aufweist, um dadurch die mit den entsprehhenden seitlichen Lagerspalten in Verbindung stehenden Schlitze füs die Flüssigkeits oder Gaszufuhr zu bilden.

9. Lager nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Lagerteil ein erstes und ein zweites Element aufweist, wobei das erste Element eine ebene Oberfläche und das zweite Element eine gegen diese ebene Oberflache geschlagene Aussparungen aufweisende Oberfläche aufweist, um dadurch die Schlitze für die Flüssigkeit 5- oder Gaszufuhr zu bilden.