DE2621890C2

DE2621890C2 - Zirkulare hydrostatische Axiallagerung für eine drehbare Aufspannplatte

Info

Publication number: DE2621890C2
Application number: DE2621890A
Authority: DE
Inventors: Carlo Pavia Andreolli
Original assignee: Innocenti Santeustacchio SpA
Current assignee: Innse Macchine Utensili Srl Brescia It
Priority date: 1975-05-20
Filing date: 1976-05-17
Publication date: 1985-12-12
Also published as: DE2621890A1; IT1038295B

Description

Durchganges größer ist. Außerdem besteht bei einer

_:; 55 starken schirmförmigen Deformation die Gefahr einer

; Die Erfindung betrifft eine zirkuläre hydrostatische direkten Metall-Metallberührung zwischen der kreis-

Axiallagerung für eine drehbare Aufspannplatte mit ei- förmigen Aufspannplatte und der Arbeitsfläche der mit

? ner Mehrzahl hydrostatischer Lagerelemente, die in ihr gekuppelten hydrostatischen Lagerelemente mit al-

Reihe längs einer zur Drehachse konzentrischen Kreis- len bekannten Nachteilen, die eine solche direkte Be-

umfangslinie auf einer festen, zur Aufspannplatte paral- 60 rührung mit sich bringt.

lelen Stützebene eines Sockels angeordnet sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zirku-Es ist bekannt, als hydrostatische Axiallagerung für lare hydrostatische Axiallagerung zu schaffen, die aus eine drehbare Aufspannplatte einen ringförmigen hy- einer Mehrzahl hydrostatischer Lagerelemente besteht, drostatischen Kranz zu verwenden, dessen Achse mit welche die oben erwähnten Nachteile aufgrund ihrer der Drehachse der Aufspannplatte zusammenfällt und 65 strukturellen und funktionalen Eigenschaften vermeider zwischen einer festen Stützebene und einer kreisför- den.

migen Platte angeordnet ist, die koaxial an der unteren Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß jedes

Oberfläche der Aufspannplatte befestigt ist. Dabei wird der Lagerelemente an einer seiner der Stützebene züge-

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wandten Oberfläche mit ein Stützlager bildenden Mit- Werte annimmt

teln versehen ist, über welche es sich auf der Stützebene Damit wird erreicht, daß bei einer schirmförmigen längs einer geradlinig in Richtung einer Symmetrie- Deformation der drehbaren Aufspannplatte jedes der Längsachse des Lagerelementes verlaufenden Beruh- hydrostatischen Lagerelemente, die zusammen den rungslinie abstützt, die senkrecht zu einer die Mitte des 5 ringfönnigen hydrostatischen Kranz zur Stützung der Lagerelementes mit dem Drehpunkt (k·:; Aufspannplat- Aufspannplatte bilden, selbstätig um seine eigene Bete verbindenden Geraden verläuft und daß das Lager- rührungslinie schwingt und sich dabei zu der Aufspannelement an einer Oberfläche, die der genannten, der platte bzw. zu der mit der Aufspannplatte verbundenen Stützebene zugewandten Oberfläche gegenüberliegt ringförmigen Platte parallel legt, so daß die (kleine) und zu ihr parallel ist, wenigstens zwei hydrostatische io Größe des hydrostatischen Durchgangskanals und daöffnungen besitzt, die unabhängig voneinander mit hy- mit die optimalen Bedingungen für die hydrostatische drostatischer Flüssigkeit gespeist werden und die sym- Unterstützung der Aufspannplatte selbst unverändert metrisch zu einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht bleibt Außerdem werden ein seitlicher Austritt der hyzu den genannten Oberflächen verläuft und die genann- drostatischen Flüssigkeit, die Gefahr einer direkten Mete Berührungslinie enthält, wenn die Aufspannplatte, die is tall-Metallberührung zwischen der Aufspannplatte und Oberflächen und die Stützebene zueinander parallel lie- der Arbeitsfläche der Lagerelemente sowie unergen. wünschte hydrodynamische Erscheinungen in dem hy-

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch ge- drostatischen Durchgangskanal zwischen dem Lagerkennzeichnet daß die das Stützlager des Lagerelemen- element und der kreisförmigen Aufspannplatte vermietcs bildenden Mittel von einer zylinderförmigen Rippe 20 den, wie sie bei den bekannten hydrostatischen Lagermit geraden, zur Längsachse des Lagerelementes paral- elementen auftreten.

lelen Mantellinien gebildet sind und daß diese zylinder- Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung

förmige Rippe an der der Stützebene zugewandten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in den

Oberfläche des Lagerelementes ausgebildet oder an ihr Zeichnungen schematisch dargestellten Aüsführungs-

befestigtist 25 beispiele. Es zeigen

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch Fig. 1—3 ein hydrostatisches Lagerelement unter

gekennzeichnet daß die das Stützlager des Lagerele- verschiedenen Arbeitsbedingungen,

mentes bildenden Mittel eine aus der der Stützebene F i g. 4 eine Draufsicht des hydrostatischen Lagerele-

zugewandten Oberfläche des Lagerelementes heraus- mentes,

gearbeitete zyiinderförmige Ausnehmung mit geraden, 30 F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 4, zur Längsachse des Lagerelementes parallelen Mantel- F i g. 6 eine perspektivische Teilansicht einer zirkulalinien sowie eine zyiinderförmige Rippe mit geraden ren hydrostatischen Axiallagerung mit einer Mehrzahl Mantellinien umfassen, die auf der Stützebene gebildet der in den vorangehenden Figuren dargestellten Lageroder auf ihr befestigt ist und die mit der zylinderförmi- elemente, die gemeinsam ein hydrostatisches Lager für gen Ausnehmung koaxial in Eingriff steht und deren 35 eine drehbare Aufspannplatte bilden, innere zyiinderförmige Wandung berührt F i g. 7 eine Variante des in den vorangehenden Figu-

Das jedem Lagerelement zugeordnete Stützlager, mit ren dargestellten Lagerelementes.

dem es sich auf dem Sockel abstützt und die in bezug auf Die in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeidie entsprechende gerade Berührungslinie dieses Stütz- spiele besitzen eine Aufspannpiatte 1, die um eine zur lagers symmetrische Anordnung der hydrostatischen 40 Plattenebene senkrechte Achse 2 drehbar ist Mit 3 ist Öffnungen jedes Lagerelementes ermöglichen es, daß ein plattenförmiger Sockel bezeichnet, der eine Stützdas Lagerelement frei um eine Achse schwingen kann, ebene 4 bildet. Das Bezugszeichen 15 kennzeichnet alldie mit der erwähnten Berührungslinie zusammenfällt gemein ein hydrostatisches Lagerelement, das Bestand- und senkrecht zu einer Geraden liegt, die das Zentrum teil einer zirkulären hydrostatischen Axiallagerung ist, des Lagerelementes mit dem Mittelpunkt der drehbaren 45 die die Lagerung der drehbaren Aufspannplatte 1 bildet. Aufspannplatte verbindet Gleichzeitig verhindert das Die Aufspannplatte 1 ist um die Achse 2 mit einer Ge-Slützlager, daß das Lagerelement sich in irgendeinem schwindigkeit von beispielsweise 300 m/min auf dem anderen Freiheitsgrad bewegt. Damit ist die Möglich- Sockel 3 drehbar und ist Belastungen von vorgegebener keit irgendwelcher Schwenkungen des Lagerelementes Größe ausgesetzt, die schematisch durch den Pfeil N ausgeschlossen, wie sie beispielsweise bei hydrodynami- 50 angedeutet sind, sehen Michell-Drucklagern auftreten können. Das hydrostatische Lagerelement 15 besteht aus ei-

FaIIs die drehbare Aufspannplatte eine schirmförmi- nem im wesentlichen quaderförmigen Grundkörper 6, in

ge Deformation erfährt, verringert sich die Größe des dessen der Stützebene 4 zugewandten Oberfläche 7 in

Durchgangskanals im Bereich einer der beiden nydro- Längsrichtung eine mittlere, zyiinderförmige Rippe 8

statischen Öffnungen jedes Lagerelementes, während 55 mit geradlinigen Mantellinien gebildet ist die zur

sie im Bereich der anderen hydrostatischen öffnung an- Längsachse des Lagerelementes 15 parallel liegen. In

wächst. Die unmittelbare Folge eines solchen Größen- der Oberfläche 9 des Lagerelementes 15 befinden sich

Unterschiedes zwischen den im Bereich der beiden hy- zwei gleiche hydrostatische Öffnungen 10 und 11, die

drostatischen öffnungen jedes Lagerelementes gebilde- über unabhängige, nicht dargestellte Leitungen mit ei-

ten Durchgangskanäle ist eine proportionale Druckdif- 60 ner hydrostatischen Flüssigkeit gespeist werden. Das

ferenz, wobei der größere Druck im Bereich derjenigen hydrostatische Lagerelement 15 befindet sich zwischen

Öffnung auftritt, welcher der Durchgangskanal mit ge- der drehbaren Aufspannplatte 1 und der Stützebene 4

ringerer Größe zugeordnet ist. Die unterschiedlichen und stützt sich auf letzterer über die erwähnte zylinder-

Drücke rufen in dem hydrostatischen Lagerelement ein förmige Rippe 8 ab. Im Normalzustand, d. h. dann, wenn Moment hervor, durch das es solange um die genannte 65 die Aufspannplatte 1, die Stützebene 4 und die Oberflä-

Berührungslinie verschwenkt wird, bis die Größe des chen 7 und 9 des Lagerelementes zueinander parallel

Durchganges im Bereich der beiden hydrostatischen sind, stützt sich das Lagerelement 15 auf der Stützebene

öffnungen des Lagerelementes wieder die gleichen 4 längs einer geradlinigen Berührungslinie ab, die mit

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einer der geradlinigen Mantellinien der erwähnten zy- umfangslinie angeordnet sind, wie dies in Fig.6 schelinderförmigen Rippe 8 zusammenfällt In F i g. 1 und 2 matisch angedeutet ist. Jedes Lagerelement 15 erstreckt ist diese Berührungslinie mit 12 bezeichnet Die hydro- sich tangential zu dieser Linie, so daß die jeweilige Bestatischen öffnungen 10 und 11 sind in dem oben defi- rührungslinie zwischen jedem Lagerelement 15 und der nierten Normalzustand symmetrisch zu der Beruh- 5 Stützebene 4 senkrecht zu einer entsprechenden Gerarungslinie 12 angeordnet, die Dicke des Durchgangs 13, den 16 verläuft, die durch das Zentrum des Lagereleder im allgemeinen durch die Oberfläche 9 jedes Lager- mentes geht und ihrerseits senkrecht zur Drehachse der elementes 15 und eine nicht dargestellte, an der unteren Aufspannplatte 1 verläuft. Eine derartige Abstützung Oberfläche der drehbaren Aufspannplatte 1 koaxial be- stellt sicher, daß jedes der hydrostatischen Lagerelefestigte kreisförmige Platte begrenzt ist ist für beide 10 mente 15 um die genannte Berührungslinie 12 schwinhydrostatischen öffnungen 10 und 11 gleich. Das Lager- gen kann. Jede andere Bewegungsmöglichkeit für das element ist deshalb auf diesen öffnungen gleichen und Lagerelement, welche die Ursache für unerwünschte symmetrischen Drücken ausgesetzt und verbleibt in der hydrodynamische Erscheinungen in dem hydrostatiin F i g. 1 dargestellten Gleichgewichtslage. sehen Durchgang sein könnten, ist hingegen ausgeschal-

Wenn sich die drehbare Aufspannplatte 1 schirmför- 15 tet.

mig deformiert (F i g. 2), wobei beispielsweise die kon- Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in

kave Seite der Stützebene 4 zugewandt ist besitzt der den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele hydrostatische Durchgang 13 für die beiden öffnungen beschränkt Das Stützlager für die Abstützung eines hy-10 und 11 unterschiedliche Größen, und zwar ist der drostatischen Lagerelementes auf der festen Stützebenc Durchgang im Bereich der öffnung 10 kleiner als der im 20 kann auch in beliebiger anderer Weise ausgebildet sein. Bereich der öffnung 11. Infolgedessen ist der Druck im die Abstützung muß lediglich geradlinig und parallel zur Bereich der öffnung 10 größer als derjenige im Bereich Längsachse des Lagerelementes selbst sowie senkrecht der Öffnung 11, so daß das Lagerelement einem Mo- zu der durch die Mitte des Lagerelementes und /ur ment unterworfen ist welches es zu einer (geringen) Drehachse der Aufspannplatte liegenden Geraden vcr-Winkelverschiebung im (in bezug auf die Zeichnungen) 25 laufen. Die Anzahl der hydrostatischen Öffnungen in der Gegenuhrzeigersinn zwingt. Diese Winkelverschiebung Oberfläche des hydrostatischen Lagerelementes kann dauert solange an, bis das erwähnte Moment verschwin- ebenfalls beliebig groß sein, es muß lediglich sichergedet d. h. bis die Drücke im Bereich der hydrostatischen stellt sein, daß diese hydrostatischen öffnungen zu der Taschen 10 und 11 und damit auch die Größe des hydro- zwischen dem Lagerelement und der Stützebene gebiistatischen Durchgangs wieder gleiche Werte annehmen. 30 deten Berührungslinie symmetrisch liegen, wenn die Das Lagerelement verbleibt in dieser Lage und hält sich drehbare Aufspannplatte 1, die Ober- oder Arbeitsflädabei im Gleichgewicht wobei die Oberfläche 9 parallel ehe 9 des Lagerelementes 15 und die Stützebene 4 selbst zu dem deformierten Bereich der drehbaren Aufspann- zueinander parallel sind.

platte 1 liegt (F i g. 3). Damit liegt die Oberfläche 9 auch

der (nicht dargestellten) kreisförmigen Platte parallel, 35 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

die mit der Aufspannplatte in diesem Bereich fest ver-

bunden ist Die Winkelverschiebung des hydrostatischen Lagerelementes erfolgt automatisch, indem sie
einer eventuellen schirmförmigen Deformation der
Aufspannpiatte 1 folgt Durch diese Winkelverschie- 40
bung wird die Deformation der Aufspannplatte kompensiert so daß eine konstante Größe für den hydrostatischen Durchgang zwischen dem Lagerelement und der
ringförmigen Platte der Aufspannplatte und damit eine
hydrostatische Unterstützung der Aufspannplatte unter 45
optimalen Bedingungen beibehalten werden.

In der in Fig.7 dargestellten Variante besitzt das
hydrostatische Lagerelement 5 an seiner der Stützebene
zugewandten Oberfläche 7 eine zylindrische Ausnehmung 14 mit geradlinigen Mantellinien, die zur Längs- 50
achse des Lagerelementes selbst parallel verlaufen. In
der Stützebene 4 ist eine Rippe 18 angebracht die eine
ebenfalls zylinderförmige Gestalt mit geradlinigen
Mantellinien besitzt

Der Querschnitt und der Radius der zyünderförmigen 55
Wandung der Rippe 18 sind so dimensioniert, daß wenigstens ein Bereich dieser zylindrischen Wandung innen und koaxial mit der Ausnehmung 14 des Lagerelementes 5 in Eingriff steht und die zylindrische Innenwandung berührt Im übrigen verhält sich das hydrosta- 60
tische Lagerelement 5, das gemäß dieser Variante gestaltet ist bei einer schirmförmigen Deformation der
drehbaren Aufspannplatte 1 in der gleichen Weise wie
das in F i g. 1 bis 6 dargestellte Lagerelement

Die zirkuläre hydrostatische Axiallagerung für die 65
drehbare Aufspannplatte wird aus einer Mehrzahl hydrostatischer Lagerelemente der vorangehend beschriebenen Art gebildet die in Reihe längs einer Kreis-

Claims

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ge zwischen dem ringförmigen Kranz und der kreisförmi

ä Patentansprüche: gen Platte ein hydrostatischer Durchgangskanal gebilq| det Es ist außerdem bekannt, den ringförmigen Kranz H 1. Zirkulare hydrostatische Axiallagerung für eine in eine Vielzahl geradliniger hydrostatischer Lagerele-P drehbare Aufspannplatte mit einer Mehrzahl hydro- 5 mente zu teilen, die im allgemeinen untereinander gleich .§ statischer Lagerelemente, die in Reihe längs einer ausgebildet und in einer Reihe angeordnet sind. Jedes J zur Drehachse konzentrischen Kreisumfangslinie Lagerelement besitzt an seiner der drehbaren Auf-IS auf einer festen, zur Aufspannplatte parallelen spannplatte zugewandten Oberfläche (Arbeitsseite) cij| Stützebene eines Sockels angeordnet sind, da- ne oder mehrere Taschen, die mit einer unter Druck i durch gekennzeichnet, daß jedes der La- 10 stehenden Flüssigkeit gespeist werden, welche ihnen m gerelemente (15, 5) an einer seiner der Stützebene über eine geeignete Druckausgleichseinrichtung zuge-

I (4) zugewandten Oberflächen (7) mit ein Stützlager führt wird. Die Geometrie eines solchen Lagerelemcn- M bildenden Mitteln (8,14) versehen ist, über welche es tes, seine endliche Länge in Umfangsrichtung, sein A fail sich auf der Stützebene (4) längs einer geradlinig in stand von der Drehachse der Aufspannplatte und das ff Richtung einer Symmetrie-Längsachse des Lager- 15 System für die Einspeisung der hydrostatischen Flüssig-

II elementes (15,5) verlaufenden Berührungslinie (12) keit in die Tasche bzw. die Taschen des Lagerelementes ¹If abstützt, die senkrecht zu einer die Mitte des Lager- werden bei der Projektierung unter Berücksichtigung || elementes (15,5) mit dem Drehpunkt der Aufspann- der vorgegebenen oder vorgesehenen Arbeitsbedin" || platte (1) verbindenden Geraden (16) verläuft und gungen und der Stärke des Durchgangskanals festgell daß das Lagerelement (15,5) an einer Oberfläche (9), 20 legt, von der bekanntlich — bei Gleichheit aller übrigen ;«! die der genannten, der Stützebene (4) zugewandten Bedingungen — die gewünschte Festigkeit des hydroll Oberfläche (7) gegenüberliegt und zu ihr parallel ist, statischen Durchgangs abhängt.

ψ, wenigstens zwei hydrostatische öffnungen (10, 11) Obwohl die hydrostatischen Lagerelemente und die I; besitzt, die unabhängig voneinander mit hydrostati- von ihnen gebildeten ringförmigen, hydrostatischen ?! scher Flüssigkeit gespeist werden und die symme- 25 Kränze bei bestimmten Arbeitsbedingungen vorteilhaft ί| trisch zu einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht sind, gewährleisten sie z. B. dann keine wirksame hydraul zu den genannten Oberflächen (7,9) verläuft und die statische Lagerung und konstante Festigkeit des hydro- f> genannte Berührungslinie (12) enthält, wenn die Auf- statischen Durchflusses, wenn die hydrostatisch gelall spannplatte (1), die Oberflächen (7,9) und die Stütz- gerte Aufspannplatte mit vergleichsweise großen Ge-I ebene (4) zueinander parallel liegen. 30 schwindigkeiten gedreht wird, die auf der erwähnten t 2. Axiallagerung nach Anspruch 1, dadurch ge- Platte Geschwindigkeiten von 300 m/min und mehr er-':; kennzeichnet, daß die das Stützlager eines Lagerele- zeugen und wenn die Aufspannplatte Belastungen un- i* mentes (15) bildenden Mitte! aus einer zylinderför- terworfen ist, durch die sie »schirmförmig« deformiert f| migen Rippe (8) mit geraden, zur Längsachse des wird.

j$ Lagerelementes (15) parallelen Mantellinien beste- 35 Unter »schirmförmiger« Deformierung sei hier eine

ff "en und daß diese zylinderförmige Rippe (8) an der Verformung der drehbaren Aufspannplatte verstanden,

H der Stützebene (4) zugewandten Oberfläche (7) des bei welcher sie, insbesondere in einem ringförmigen pe-

s Lagerelementes (15) ausgebildet oder an ihr befe- ripheren Bereich, eine zu der festen Stützebene hin -

fe stigt ist. oder von ihr weg - gerichtete Konvexität aufweist.

j.,: 3. Axiallagerung nach Anspruch 1, dadurch ge- 40 Wenn eine solche schirmförmige Deformation auf-

;| kennzeichnet, daß die das Stützlager eines Lagerele- tritt, ist die kreisförmige, drehbare Aufspannplatte nicht

ff mentes (5) bildenden Mittel eine aus der der Stütz- mehr zu der ihr zugeordneten Arbeitsfläche der hydro-

[; ebene (4) zugewandten Oberfläche des Lagerele- statischen Lagerelemente parallel, so daß die Stärke des

1·' mentes (5) herausgearbeitete zylindrische Ausneh- hydrostatischen Durchganges im Bereich der inneren,

¹ mung Ο⁴) ^m't geraden, zur Längsachse des Lager- 45 d. h. der Drehachse zugewandten Lippen der Lagerele-

f elementes (5) parallelen Mantellinien sowie eine zy- mente andere Werte besitzt als im Bereich der äußeren

f linderförmige Rippe (18) mit geraden Mantellinien Lippen. Diese ungünstigen Durchgangsbedingungen

c; umfassen, die sich auf der Stützebene (4) befindet bringen Nachteile mit sich: Diese Nachteile bestehen

und die mit der Ausnehmung (14) koaxial in Eingriff beispielsweise in einer weniger wirksamen hydrostati-

. steht und deren innere zylinderförmige Wandung 50 sehen Unterstützung sowie in erhöhten Verlusten der

sg berührt. hydrostatischen Flüssigkeit, die dadurch zustandekom-

?f men, daß die Flüssigkeit auf der Seite derjenigen Lippen

U der Lagerelemente austritt, auf der die Stärke des