DE2058259A1

DE2058259A1 - Drehbare Anordnung mit einem Stroemungsmittellager

Info

Publication number: DE2058259A1
Application number: DE19702058259
Authority: DE
Inventors: Alexander Flett; Ronald John
Original assignee: Molins Machine Co Ltd
Current assignee: Molins Machine Co Ltd
Priority date: 1969-11-26
Filing date: 1970-11-26
Publication date: 1971-06-03
Also published as: US3684333A; FR2072237A5; CA931194A; GB1326538A

Description

Drehbare Anordnung mit einem Strömungsmittellager

Die Erfindung bezieht sich auf eine drehbare Anordnung mit einer in einem Strömungsmittellager gelagerten Welle.

Die deutsche Patentanmeldung P 14 77 578.1 bezieht sich auf eine I Zweispindel-Fräsmaschine, die hydrostatische Lager aufweist. Bei dieser Maschine sind zwei Spindeln vorgesehen, von denen jede ein Werkzeug hält und jede in einer Z-Richtung auf ein vertikal angeordnetes Werkstück zu oder von diesem fort beweglich ist, das seinerseits in der Y- oder vertikalen Richtung beweglich ist. Die Spindeln sind sowohl in der X- als auch in der Z-Richtung in hydrostatischen Lagern bewegbar. Außerdem ist jede Spindel zur Ermöglichung einer Drehbewegung in einem hydrostatischen Lager gelagert.

Die Spindel einer derartigen Maschine 1st so ausgelegt, daß sie mit Geschwindigkeiten bis zu 3O.OOO Umdrehungen pro Minute drehen kann. Wenn die Spindel aus der Ruhelage startet, wird die Spindel

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mit einem maximalen Drehmoment beaufschlagt. Unter diesen Bedingun^· gen muß das hydrostatische Lager verhältnismäßig steif sein, d.h. der Strömungsmittelspalt muß klein sein, um diesem Moment zu wider*- stehen. Läuft jedoch die Spindel mit hoher Drehzahl/ so absorbieren die sich bei einem engen StrömungsmittelspaIt ergebenden Reibungskräfte einen beträchtlichen Teil der Leistung der Antriebsmaschine, so daß die von der Spindel erreichbare Höchstdrehzahl | entsprechend begrenzt ist. .

Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Strömungsmittellager,j bei dem der Strömungsmittelspalt veränderlich ist, so daß das Lager bei kleiner Drehgeschwindigkeit einen verhältnismäßig engen Strö- ; mungsmittelspalt aufweist, um dem Lager eine ausreichende Steifig-;

keit zu geben, um dem aufgebrachten Drehmoment zu widerstehen, daß j jedoch der Strömungsmittelspalt mit ansteigender Drehgeschwindig- j keit des im Lager gelagerten Teils vergrößert werden kann, so daß | die durch das Strömungsmittel im Lager erzeugten Reibungskräfte j mit anwachsender Geschwindigkeit verringert werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Welle eine kegelstumpfförmige Lagerfläche aufweist, die koaxial zur Drehachse der Welle ist, daß das Strömungsmittel in der Weise mit der Lagerfläche der Welle zusammenwirkt, daß diese in einer komplementär geformten Lagerfläche eines Lagers angeordnet ist,daß eine Zufuhrvorrichtung vorgesehen ist, die dem Lager Strömungsmittel zuführt, und daß eine Veratä.1 vorrichtung vorgesehen ist, mit der der Strömungsmittelspalt zwischen der Lagerfläche auf der Welle und der auf dem Lager veränderbar ist.

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Einzelheiten der Erfindung und deren Wirkungsweise werden anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt fragmentarisch einen Schnitt durch eine Anordnung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Steuervorrichtung für eine Anordnung nach Fig. 1.

Eine Doppelspindel-Fräsmaschine der Art, wie sie in dem vorher er-| wähnten Patent offenbart ist, .weist im wesentlichen einen vertikal Werkstückträger auf, auf dem zwei Paletten tragende, zu bearbeiten de Werkstücke vertikal gehalten werden können. Sie weist ferner eine Spindel auf, die ein Werkzeug hält, das jeder der Paletten zugeordnet ist und das in Z-Richtung auf die zugehörige Palette zu oder von dieser fort bewegbar und auch in X-Richtung bewegbar ist, wobei jede Palette in Y- oder in vertikaler Richtung zum Werklstückträger beweglich 1st. ι

Jede der Spindellist in hydrostatischen Lagern gelagert und mit Drehzahlen bis zu 30.000 ü/min antreibbar.

Die Zeichnungen zeigen eine der Spindeln, die mit 1 bezeichnet ist und die in einem Gehäuse 2 drehbar ist und ein Werkzeug j5 hält.

Die Spindel 1 wird durch drei hydrostatische Lager 4, 5 und 6 im

Gehäuse 2 gehalten. Die Spindel 1 besitzt eine erste und zweite

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kegelstumpfförmige Fläche 7 bzw. 8, die miteinander einen stumpfen Winkel bilden. Die Spindel 1 besitzt ferner eine dritte kegelstumpfförmige Fläche 9· Die kegelstumpfförmigen Flächen 7, 8 und 9 sind den drei hydrostatischen Lagern 4, 5 und 6 zugeordnet.

Über einen Einlaß 10 und einen Kanal 11 wird Lagerströmungsmittel ; unter Druck einem Lagerpuffer 4a des hydrostatischen Lagers 4 zugelführt. Dem Kanal 11 gleiche Kanäle, die nicht gezeigt sind, führen, Lagerströmungsmittel zu den Lagerteilen oder -puffern 5a ^und 6a der hydrostatischen Lager 5 und 6.

Jedes der Lagerteile 4, 5 und 6 ist gegenüber dem Gehäuse 2 gleitend angeordnet, wodurch somit die Tiefe des Spaltes zwischen den Lagerpuffern 4a, 5a, 6a und den zugehörigen kegelstumpfförmigen Flächen 7* 8 und 9 der Spindel 1 veränderlich ist. Eine axiale Bewegung des Lagerpuffers 4a nach links (Fig. 1) bewirkt eine Vergrößerung der Spalttiefe, wohingegen eine Bewegung nach rechts eine Verkleinerung hervorruft. Eine axiale Bewegung der Lagerpuffern 5a und 6a nach rechts bewirkt eine Vergrößerung der Spaltetiefe, wohingegen eine Bewegung nach links eine Verkleinerung hervorruft .

Die Bewegung des Lagers nach links wird durch ein ringförmiges Teil 12 und durch das Ende 2a des Gehäuses 2 begrenzt. Die Bewegung nach rechts wird durch das Lager 5 begrenzt.

Die ;

/Bewegung des Lagers 5 nach links wird seinerseits durch das Lager ι 4, und die Bewegung nach rechts durch ein im wesentlichen zylindri-

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sches Teil I3, durch das der axiale Kanal 11 hindurchgeht, begrenzte

Das Lager 6 ist in seiner Bewegung nach links durch das Teil I3 und in seiner Bewegung nach rechts durch ein zweites, ringförmige Teil 14 und durch das Ende 2b des Gehäuses 2 begrenzt. Das Teil 1 besitzt einen Abschnitt 13a mit vergrößertem Durchmesser, an dem eine Stufe 2c des Gehäuses 2 anliegt, um eine Bewegung des Teils 13 nach links gegenüber dem Gehäuse 2 zu begrenzen.

Da die Flächen 7, 8 und 9 geneigt sind, erzeugt die Zufuhr eines LagerStrömungsmittels unter Druck zu den Lagerpuffern 4a, 5a und 6a eine Druckkomponente, die in Richtung der drei Pfeile A, B und

und
C wirkt,/die versucht, die Tiefe des Luftspalts zwischen den Lager puffern und den zugeordneten geneigten Flächen der Spindel 1 zu vergrößern.

Diesen axialen Druckkomponenten wirkt die Beaufschlagung eines Steuerströmungsmitteldruckes zu Verstellkammern J>1, 3² und 33 über Kanäle 15, 16 und 17* die von einem Hauptkanal l8 gespeist werden.

Der Steuerströmungsmitteldruck im Kanal 15 wirkt auf das Lager 4 und wirkt zurück auf das ringförmige Teil 12 und versucht das Lager 4 nach rechts zu bewegen. Ein gleicher Steuerströmungsmitteldruck, der durch den Kanal 16 zugeführt wird, wirkt auf das Lager 5 und gegen das Teil I3, um das Lager 5 nach links zu bewegen.Ein Steuerströmungsmitteldruck beaufschlagt den Kanal 17 und wirkt gegen das Lager 6 und gegen das ringförmige Teil 14, um das Lager 6 nach links zu drehen. Da die Fläche der ringförmigen Fläche 6b

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im Lager β größer ist als die ringförmige Fläche IJb am Teil 13 überwindet der den Kanal 17 beaufschlagende Steuerdruck den den , Kanal 16 beaufschlagenden Steuerdruck und hält daher das Teil I3 j gegen die Schulter 2c, wodurch das Teil I3 gegenüber dem Gehäuse ; und dem Lager 5 festgehalten wird.

Auf diese Weise können die Lagerspalte, die den drei Lagern 4, 5

und 6 zugeordnet sind, durch Beaufschlagung eines Steuerdruckes ! über die Kanäle I5, 16 und 17 verringert werden, indem das Lager i

4 nach rechts, das Lager 5 nach links und das Lager 6 nach links I bewegt werden. Zum Zwecke der Vergrößerung der Abmessungen der Lagerspalte kann eine Anordnung verwendet werden, dirch die Steuerströmungsmitteldruck den Punkten X und Y zugeführt wird, und zwar über einen gemeinsamen Kanal, ähnlich dem Kanal 18 und über | den Kanälen I5, 16 und 17 entsprechenden Kanälen. Eine derartige Anordnung ist schematisch in Fig. 2 gezeigt. In dieser Figur sind Flächen 3I, 32 und 33 und die Kanäle 15, l6, 17 und l8 nach Fig.l I dargestellt. Zusätzlich ist ein Kanal 50 gezeigt, der in ähnlicher) Weise im Gehäuse vorgesehen ist wie der Kanal l8. Von diesem Ka- , nal 18 wird den Punkten X und Y Strömungsmitteldruck zugeführt. Im Gehäuse ist ein Einlaß 53, der dem Einlaß 10 gleicht, vorge- , sehen, über den der Kanal 18 mit Strömungsmitteldruck beaufschlagt wird. Ein weiterer Einlaß 54 führt dem Kanal 50 Strömungsmittel zu. Die beiden Einlasse 53 und 54 werden wahlweise mit Strömungsmittel!- druck über ein Umsteuerventil 51 beaufschlagt, dem Strömungsmittel über eine Eingangsleitung 52 zugeführt wird.

Die geneigten Flächen der Spindel und die zugeordneten hydrostatischen Lager können anders angeordnet sein als es dargestellt 1st,

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und es können mehrere oder weniger hydrostatische Lager und zugeordnete geneigte Flächen verwendet werden.

Beispielsweise können die beiden Flächen 7 und 8 und die zugeordneten Lager 4 und 5 einen spitzen Winkel zwischen sich bilden anstelle eines stumpfen Winkels, wie dargestellt ist, wobei die Winkel durch die Lager und nicht durch die Spindel bemessen werden. In diesem Fall würde eine einzige Verstellkammer zwischen den bei-j den Lagern angeordnet sein, so daß ein die Verstellkammer beaufschlagender Steuerdruck die beiden Lager axial voneinander fortbewegen würde, um jeden der beiden Lagerspalte zu verkleinern.

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Claims

PatenfanwiH'a
Dr. Ing. H. Neg-mdank

Dipl. !ng. H. Hcud
Dip!. Phys. W. Schmitz

Molins Machine Company Td. 53SW86
Limited

2, Evelyn Street, 25. November 197O

Deptfcrd,London,S.E.8,England Anwaltsakte M-I395

Patentansprüche j

Cl.) Drehbare Anordnung mit einer in einem Strömungsmittellager ge-; lagerten Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) eine! kegeistumpfförmige Lagerfläche (7,8,9) aufweist, die koaxial \ zur Drehachse der Welle ist, daß das Strömungsmittel in der ] Weise mit der Lagerfläche der Welle zusammenwirkt, daß diese ^;

in einer komplementär geformten Lagerfläche eines Lagers (4,5,6) angeordnet ist, daß eine Zufuhrvorrichtung vorgesehen ist, die

dem Lager Strömungsmittel zuführt, und daß eine Verstellvorrichtung vorgesehen ist, mit der der Strömungsmittelspalt zwischen den Lagerflächen auf der Welle und denen auf dem Lager ^; veränderbar ist. :
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das La-; ger ein hydrostatisches Lager ist. i
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) zwei kegeistumpfförmige LagerflSohen (7,8) aufweist, deren Verjüngungdvoneinander abgewandt sind, und daß

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komplementär geformten Lagerflächen an zwei getrennten Lager- j teilen (4,5) vorgesehen sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver, Stellvorrichtung für eine axiale Verstellung zwischen der Well (1) und dem Lager (4,5,6) eine Zufuhrvorrichtung (15,l6,17)auf weist, die auf jeweils eine Fläche jedes Lagerteils wirkendens unter Druck stehendes Strömungsmittel zuführt, um die Lagerteile gegenüber der Welle und aufeinander zu zupewegen, um den Strömungsmittelspalt entgegen den axialen Komponenten der auf das Lagerteil wirkenden, durch das Strömungsmittel im Strömungsmittelspalt hervorgerufenen Kraft zu vermindern.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrvorrichtung eine Zuführung aufweist, die unter Druck stehendes Strömungsmittel zwischen die Lagerteile leitet, um dies« voneinander zu entfernen und die Strömungsmittelspalte zu vergrößern, und daß eine Ventilanordnung (5I) für die Zuleitung von unter Druck stehendem Strömungsmittel vorgesehen ist, um die Lagerteile in die eine oder die andere Richtung zu verstellen.

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