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Radial verstellbares Wellen- oder Achslager
Die Erfindung
betrifft ein radial verstellbares Wellen- oder Achslager mit mehreren axial nebeneinander
angerordneten, gogeneinander verstellbaren Stellringen.
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Im Maschinenbau, insbesondere in dem Werkzeugmaschinen- und 'Jorrichtungsbau
ist oftmals eine besonders genaue Lagerung von Wellen oder Achsen in einem oder
mehreren axial miteinander fluchtenden Lagern erforderlich, wobei das zugelassene
geriflrJfl Lagerspiel eine genaueste Zentrierung der axial miteinander in Verbindung
stehenden Laeraufnahmebohrungen erforderlich me ht.
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Deshalb werden diese Bohrungen nicht mehr auf einer einfachen Bohrmaschine,
sondern auf einem sog. Lehrehbohrwerk ausgeführt und müssen nach dem Bohren noch
auf genaue Passung feinstgerieben werden.
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Diese Lehrenbohrwerke sind in der Anschaffung außerordentlich teuer
und ihre Bedienung kann nur durch besonders geschulte Fachkräfte enblgen. Der zweifach
notwendige Arbeitsvorgang des höchst genauen Bohren und Feinstaufreibens bis zur
gewünschten endgültigen lagerpassung stellt somit in Verbindung mit dem notwendigen
Einsatz eines teuren tehrenbohrwerkes einen äußerst koutspieligen,aber bislang nicht
zu umgehenden Arbeitsvorgang da, der die Herstellungskosten eines solchen Fertigungspreduktee
nicht nur wesentlich erhöht, sondern auch in Ermangelung eines vlelerorts nicht
voehandenen Lehrenbohrwerkes oftmals eine Fertigung überhaupt unmöglich macht.
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In Umgehung dieses eingangs beschriebenen Bearbeitungsvorganges zur
genauen Lagerung von Achsen und Wellen in Lagerbohrungen konnte man aushilfsweise
zum Fixieren von Achsen in Lagerbohrungen oder auch von lagerbuchsen in Gestellteile
bisher dann, wenn eben eine besonders genaue Zentrierung dieser Teile erforderlich
war, ausschließlich Exzenterringpaare verwenden. Dieselben haben jedoch den Nachteil,
daß sie in radialer Richtung einen beträchtlichen Raum beanspruchen und ihre Anwendung
deshalb nur auf die Fälle beschränkt ist, in denen in dieser Richtung
keine
Begrenzungen zugeben sind. Auf Grund ihrer Bauweise schon sehr kostspielig, sind
diese Exzenterringpaare noch zusätzlich mit einem erheblichen Einstellaufwand verbunden
und darüberhinaus kann beim Festspannen der Exzenterringpaare die eingestellte Zentrierung-nur
sehr schwer festgehalten werden.
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Dieser große Aufwand zur Herstellung einer höchst genauen Mehrfachlagerung
einer Achse oder Welle in axial miteinander fluchtenden Iagern schließt deren Anwendung
in größerem Umfang praktisch aus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine radial verstellbare
Lagerung von Wellen. und Achsen zu schaffen, die auf Grund ihrer.einfachen Bauweise
gegenüber den Exzenterringlagern einen erheblich geringeren Platzbedarf, Herst-ellangs-
und Einbauaufwand und gegenüber einfachen Lagerbuchsen nur einen derart geringen
zusätzlichen Platzbedarf und Einbauaufwand hat, daß sie auch in den Fällen Verwendung
finden kann, in denen die Lager für ein bisher an dieser Stelle vorgesehenes Gleitlager
üblicher Bauart mit minimaler Stärke bemessen worden sind, weil die technische und
wirtschaftliche Gesamtkonzeption diese Iagerwandstärken und den Lageraufwand bei
höchster Fiurungsgenauigkeit und Beanspruchung begrenzt. Sie soll auch in den Fällen
Verwendung- finden können, in denen mit geringstem Gesamtaufwand In größerem Fertigungsunfang
eine höchat genaue Medhrfachlagerung auf Achsen und Wellen in axial miteinander
fluchtenden Maschinen- und Gestellt eilen bei großer Beellspruchung erforderlich
ist.
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Gegenstand der Erfindung ist ein radial verstellbares Wellen-oder
Achslager mit mehreren und nach Kupplungsbedarf beliebig vielen.axial nebeneinander
zugeordneten, gegeneinander verstellbaren Stellringen. Erfindungsgemaß ist der Durchmesser
der lagerbohrung größer als der Durchmesser der Welle bzw. Achse und innerhalb der
Lagerbohrung sind mindestens zwei Gruppen von axial benachbarten, kreisrunden Stellringen
vorgesehen , deren Breite kleiner ist als die halbe Differenz der Durchmeser
von
Isgerbohrung und Welle bzw. Achse, wobei der Innendurchmesser der einen Gruppe von
Stellringen und der Lußendurchmesser der anderen Gruppe dem Lagerbohrungsdurchmesser
entspricht und samtliche Stellringe in-axialer Richtung gegeneinander verSpannt
sind.
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Nach einem weiteren Erfindungsgedanken sind die Stellringe beider
Gruppen zur besseren und minderaufwendigeren Passungsangleichung, sowie für weitestgehenden
Toleranzausgleich geschlitzt und die größeren äußeren Stellringe liegen nach dem
Einsetzen in die Lageraufnahmebohrung unter Vorspannung an der Wandung derselben,
während die kleineren inneren Stellringe untor Vorspannung an der Achse bzw. Welle
liegen.
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Erfindungsgemäß laßt sich die gleiche Funktion auch dadurch erzielen,
daß beide Stellringgruppen auch als ineinandergerehte Flachbandwendeln gleicher
Bandbreite und -stärke mit erfindungsgemäß verschiedenen Durchmessern ausgebildet
sind, wobei ebenso zur besseren und minerautwendigeren Passungsangleichung sowie
für einen weitestgehonden Toleranzausgleich die den äußeren 8tellringen entsprechende
Plachbandwendel unter Vorspannung an der Wandung der Lageraufnahmebohrung und die
den inneren Stellringen entsprechende Flachbandwendel kleineren Durchmesserp unter
Vorspannung an der Achse bzw. Welle liegen.-Das erfindungsgemäße radial verstellbare
Wellen- oder Achslager besteht demnach im einfachsten Falle aus zwei ebenen Stellringen,
deren Innendurchmesser dem Wellendurchmesser entspricht und deren Außendurchmesser
kleinar ist als der Durchmesser der Lagerbohrung, wobei zwischen diesen beiden inneren
ßtellringen ein weiterer Stellring aurgenommen wird, dessen AuBendurchmesser dem
Durchmesser der lagerbohrung entspricht und dessen Innendurchmeoser größer ist als
der ichsen- oder Wellendurcbmesser.
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Es sind weiterhin zwei Spannelemente, beispielsweise zwei Geyindeplatten
erforderlich, die entweder mit der lagerbohrung oder der Welle bzw. Achse verschraubt
sind und mittels derer
auf die oben erwähnten drei Stellringe ein
axialer Druck ausgeübt werden kann, der ausreicht, um die Radialkräfte der Welle
bzw. Achse aufzunehmen. Vor dem Festschrauben der beiden Gewindeplatten läßt sich
die in zwei Innenringen geführte Welle oder Achse radial auf dem mitbleren Außerring
verschieben und erst nach den Anziehen der Gewindaplat-en, das vorgenon)men wird,
wenn die Welle bzw. Achse die gewünschte radiale Lage eingenommen hat, ist diese
Welle bzw. Achse genauestens zentriert.
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Auch kann mer in einer für die praktische Anwendung erweiterten Ausführungsform
es erfindungsgemäßen Wellen- oder Achslagers eine Kombination aus mehreren kreisscheibenförmigen
Innenringen vorsehen, die zwischen sich je einen Außenring aufnimmt, wobei einer
der inneren Stellringe ein Gewinderohr trägt, das lurch sämtliche inneren und äußeren
Stellringe geführt und mit dem auf der gegenüberliegenden lagerseite liegenden letzten
inneren Stellring verschraubt ist. Ferner kann ein jeweils zusätzlicher äußerer
Stellring vorgesehen sein, der aus zwei einandor konzentrisch zugeordneten Teilringen
mit konischen inneren Nanteilflächen besteht, die bei Verspnnnung durch den ausgeübten
Axialdruck ineinander gedrückt werden, wodurch eine besonders feste Anlage der äußeren
zylindrischen Mantelfläche des einen geschlitzten äußeren Teilringes des äußeren
Stellringes auftritt, dessen Preßsitz die axiale Fixierung in der lageraufnalimebohrur.g
zlir Folge hat. In sinngemäßer Weise lassen sich auch die inneren Stellringe ausbilden,
so daß auch diese nach dem axialen Verspannen mit einem Preßsitz auf der Achse bzw.
Welle fixiert sind. Lurch die Keilwirkung des inneren, bzw. äußeren Teilringes auf.den
Jeweils gesohlitzten äußeren, bzw. inneren Teilring wird dieser dabei aufgeweitet
bzw. ausammengedrüokt und zur festen Anlage gebracht.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele naher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Wellen-
oder Achslager, bestehend aus zwei inneren Stellringen und einem äußeren Stellring
in vereinfachter Darstellung im Längsschnitt, Fig. 2 die Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
der Fig. 1, Fig. 3 das Wellen- oder Achslager gemäß F1C. 1 mit außenmittig eingestellter
Welle, Fig. 4 die Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Fig. .3, Fig. 5 ein
weiteres Wellen- oder Achslager mit zwei äußern Stellringen und einem zwischen diesen
aufgenommenen inneren Stellring im längs schnitt, Fig. 6 die Draufsicht auf das
Ausführungsbeispiel der Fig. 5, Fig. 7 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel
- geläß Fig. 5, Jedoch mit exzentrisch fixierter Welle,* Fig. 8 die Draufsicht auf
das Ausführungsbeispiel der Fig..7, Fig. 9 ein Wellen- oder Achslager mit drei geschlitzten
äußeren und vier geschlitzten inneren Stellringen in zentrischer Anordnung der Lagerbohrung,
Fig.10 die Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Fig.9 Fig.11 das Wellen- oder
Achslager gemäß Fig. 9 mit exzentrisch verstellter Lagerbohrung Fig.12 die Draufsicht
auf das Ausführungsbeispiel der Fig. .71,
Fig.13 ein Wellen- oder
Achslager in zentrischer Anordnung.der Iagerbohrung, dessen innere und äußere Stellringe
durch zwei ineinandergedrehte Plachbandwendeln ersetzt sind, Fig.14 die Draufsicht
auf das Ausführungsbeispiel der Fig.13, Fig.15 das Wellen- oder Achslager gemäß
Fig. 13 mit exzentrisch verstellter Lagerbohrung, Fig.16 die Drauf Sicht auf das
Ausführungsbeispiel der Fig. 15 und Fig.17 den Iingsschnitt eines praktischen Anwendungsbeispiele
in Porm eines Gleitführungs-Säulengestellots, dessen Traverse mit erfindungsgemäßen
Iagern auf zwei Säulen geführt wird.
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Das nur als Prinzipdarstellung zu wort ende Ausführungsbeispiel gemäß
den Fig. 1 bis 4 zeigt im Längs schnitt und in der Draufsicht zwei aus die Welle
1 geschobene innere Stellringe 2, zwischon die der äußern Stellring 3 greift, der
seinerseits mit Lausitzpassung von der hier nur durch die beiden Begrenzungslinien
dargestellten Lageraufnahmebohrung 4 aufgenommen wird.
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Im unbelasteten Zustand läßt sich die Welle 1 mitsamt den inneren
Stellringen 2 radial verschieben+ wobei Jede beliebige lage zwischen den durch die
zentrische lage gemäß Fig. 1 und die extreme exzentrische lage gemaß Fig. 3, in
der die inneren Stellringe 2 mit ihrer Mantelfläche an der lageraufnahmebohrung
4 liegen, gegebenen Stellungen einstellbar ist.
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Das zu den Fig. 1 bis 4 Gesagte gilt sinngemäß auch für das weitere
Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 bis 7, das sich von dei Ausführungsbeispiel
gemäß den Fig. 1 bis 4 lediglich dadurch unterscheidet, daß hier zwei äußere Stellringe
5 und 6 ;vorgesehen sind, zwischen denen der innere Stellring 7 einger
klemmt
ist, der seinerseits mit einer Laufsitzpassung auf der Welle 8 sitzt. Auch hier
ist Jede Exzentrische Einstellung der Welle 8 zwischen den Grenzisgon der Fig. 5
und 6 mit genau zentrischer Lage und der Fig. 7 und 8 mit extrem exzentrischer Iage,
bei der der innere ßtellring 7 mit seiner Iiantelfläche an der Lageraufnahmebohrung
4 liegt, möglich.
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Das Gleiche gilt ebenso für die Fig. 9 bis 16, wobei zur Erzielung
einer höohstmöglichen Passungsgenauigkeit in Fig. 9 bis 12 die Stellringgruppen
9 und 10 geschlitzt sind, so daß die inneren.Stellringe 9 zur lagerbohrung 13 hin
eine Innenvorspannung und die äußeren Stellringe 10 zur Lageraufnahmebohrung 4 hin
eine Lußenvorspazwung aufnehmen können.
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In dem Ausführungsbeispiel gemaß den Fig, 13 biß 16 sind die beiden
Stellringgruppen 9 und 10 nach den Fig.9 bis 12 durch zwei Flachbandwendeln 11 und
12 ersetzt, wobei ebenso die innere Flachbandwendel 11 zur lagerbohrung 14 hin eine
innere Vorspannung und die Fiachbandwendel 12 zur lageraufnahmebohrung 4 hin eine
äußere Vorspannung aufnehmen kann.
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Auf diese Weise ist es möglich, wie das praktische Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 17 zeigt, die Traverse 15 auf den Säulen 15 längs verschiebbar zu lagern,
wobei die erforderliche genaue Parallelität der beiden die Säulen 16 aufnehmenden
Lagerbohrungen und das gleichzeitige äerst genaue Fluchten der Isagerbohrungen in
der Traverse 15 mit denjenigen in der Basis 17 sowie die absolute Kongruent dieser
lagerbohrungen durch die Verwendung der beiden erfindungsgemäßen, in der Traverse
15 argeordneten Lager gewährleistet sind.
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Jedes dieser gleich aufgebauten lager besteht aus der Gewindehülse
18, dio mit ihrem Kopf 19 die Unterlegscheibe 20 trägt und auf deren Gewinde die
Rohrmutter 21 geschraubt ist, 80 daß zwischen der Stirnfläche dieser Rohrmutter
21 und der Stirnfläoho der Unterlegscheibo 20 die inneren Stellringgruppen 22 und
die
äußeren Stellringgruppen 23 axial gegeneinanuer verspannt werden. Der notwendige
freie Verstellweg der Rohrmutter 21 wird durch don verformbaren Ausgleichsring 24
gewährleistet und gleichzeitig das gesamte lager axial fixiert.
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Mit gleicher Präzision ließen sich auf den Säulen 16 noch weitere
verschiebbare Platten mit Abstreiferfuzd.tion u.dgl. mittels der erfindungsgemäßen
Lager auswechselbar führen, olme- daß die lagerbohrungen, wie bisher, in ein und
demselben Schrsatz hergestellt werden müssen. Dies ist nicht nur für die erstc Herstellung
des Werkzeuges von-gro3em Vorteil, sondern auch für den späteren Benutzer, da dieser
die bei der notwendigen Rerrichtung zum fertigen Werkzeug und auch bei der Instandsetzung
desselben häufig auftretenden Verzüge (Härteverzug, Verzug infolge von Erwärmungen)
durch Neueinstellung der erfindungsgemäßen Lager beliebig ausgleichen kann. Es können
jetzt sogar in Werkstätten, die nicht mit den bisher benötigten Iehrenbohrwerken
ausgerüstet sind, mit werkstattüblichen Maschinen vollständige Gestelle aus Platten
hergestellt werden.
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Die erfindungsgemäßen Lager lassen sich im gesamten Enschinenbau für
die verschiedensten Anwendungsfälle verwenden und dabei in der jeweiligen Sombination
der Einzelelemente dem Verwendungszweck gut anpassen.
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