DE2727264A1

DE2727264A1 - Justierbare lageranordnung

Info

Publication number: DE2727264A1
Application number: DE19772727264
Authority: DE
Inventors: Sadao Miyazaki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1977-12-29
Also published as: BR7703938A; FR2355200A1; AU2614877A; US4035044A; IT1085579B

Description

Be schre ibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine

justierbare Lageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches Eine justierbare Lageranordnung gemäß der Erfindung besteht aus einer Mehrzahl von äußeren und inneren Ringen, von denen jeder exzentrische Achsen für den äußeren und inneren Umfang aufweist. Lie Ringe sind aufeinanderfolgend derart ineinandergesetzt, daß der innere Ring über seine äußere Umfangsfläche drehbar gleitend die innere Umfangsfläche seines unmittelbar anschließenden äußeren Rings berührt, wobei diese Ringe relativ zueinander verdrehbar sind, um die Achsposition einer in dieser Lageranordnung drehbar gelagerten Welle exakt auf eine vorbestimmte Bezugsposition einzustellen. Es wird auch eine Einrichtung gezeigt, welche die Ringe gegen eine Verdrehung nach Festlegung der Achsposition der Welle lösbar festhält.

Lie vorliegende Erfindung bezieht sich also im weitesten Sinne auf eine Lageranrodnung, die auf einfache Weise zur Verwirklichung einer präzisen Ausrichtung der Achse einer in dieser Lageranordnung gelagerten Welle sowie einer vorbestimmten Bezugsposition oder einer gewünschten Position

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einjustierbar ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine einjustierbare Lageranordnung, die einfach justiert werden kann, um die axiale Fehlausrichtung einer drehbaren Welle präzise zu kompensieren, wenn sich die Achse dieser drehbaren Welle nicht in Deckungsgleichheit mit der vorbestimmten Bezugsposition oder außer Flucht mit der Achse oder dem Zentrum seiner Aufnahmebohrung in dem Maschinenteil zur Lagerung der Welle durch entsprechende Lagervorrichtungen befindet.

In beinahe allen modernen Maschinen werden zur drehbaren Lagerung von Wellen Wälzlager verwendet, wobei bei den meisten dieser heute benutzten Wälzlagerkonstruktionen dieses Wälzlager die drehbare Welle um seine innere Umfangsfläche des inneren Laufrings trägt, während es andererseits mit der äußeren Umfangsfläche seines äußeren Laufrings, welcher innerhalb einer Bohrung einer entsprechenden Lagervorrichtung, v/ie z. B. einem Lagerbock oder Gehäuse, eingesetzt ist, getragen wird. Um eine drehbare Welle richtig zu lagern, müßte bei der Lageranordnung notwendigerweise die innere Umkreisachse ihres inneren Laufrings genau mit der Achse der Welle und auch die äußere Umkreisachse ihres äußeren Laufrings in ähnlicher Weise genau mit der Achse der Aufnahmebohrung für die Lageranordnung übereinstimmen.

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Heutzutage ist die präzise Fertigung von Wälzlagern an sich relativ leicht möglich. So ist es z. D. relativ einfach möglich, die innere Umkreisachse des inneren Laufrings mit der Achse der Welle als auch die äußere Umkreisachse des äußeren Laufrings mit den "beiden genannten Achsen der Welle und des inneren Umkreises des inneren Laufrings genau fluchtend auszubilden. Jedoch ist es nicht immer unbedingt einfach, die Wälzlager in einer Maschine ohne Fluchtungsfehler oder Dimensionsabweichung einzubauen.

Um z. B. eine drehbare Welle über ein geeignetes Wälzlager element in einem Auflager, wie z. B. einem Ständer oder einem Gehäuse, zu lagern, ist es bestimmt ohne weiteres möglich, eine Wälzlager-Auf nähmebohrung herzustellen, die mit dem äußeren Umkreis des äußeren Wälzlagerlaufrings genau übereinstimmt. Wenn jedoch die Welle durch ein Paar axial voneinander entfernter Wälzlager gelagert werden muß, ist es verhältnismäßig schwierig, eine wirklich axiale Fluchtung der zwei Bohrungen zur Aufnahme der Wälzlager zu erhalten. Offensichtlich noch schwieriger ist es, zwei oder mehr Wellen in genauer paralleler Anordnung in eine Maschine einzubauen, und um z. B. ein miteinander in Eingriff stehendes und auf getrennten Wellen befestigtes Paar von Zahnrädern gut miteinander känftnen zu lassen, ist es bis heute praktisch unvermeidbar, einen bestimmten Mechanismus zum elastodynamischen

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Kompensieren eines jeden Fehlers in der Entfernung zwischen den zwei Wellen oder zum Anpassen der Entfernung zwischen den zwei Wellen vorzusehen, wodurch sich der Nachteil ergibt, daß das Getriebe in seiner Ausbildung komplex und größenmäßig relativ umfangreich wird.

Wenn auch heutzutage, wie bereits vorstehend beschrieben, die Wälzlager an sich hinreichend präzise hergestellt werden können, ist es doch nicht immer einfach, diese Wälzlager genau fluchtend zu einer vorbestimmten Position oder Positionen in einer Maschine einzubauen. Selbst wenn ein präziser Einbau der Wälzlager in einer Maschine bewerkstelligt werden kann, neigen die Wälzlager nach einer relativ langen Betriebsdauer durch thermische Deformation, Kriechen, usw. zu Fluchtungsfehlern. Ein Fehler, welcher oft bei den gegenwärtigen Wälzlagerkonstruktionen auftritt und welcher auf die Schwierigkeiten eines genauen anfänglichen Einbaues der Wälzlager oder auf äußere Einwirkung während des Betriebs der Maschine zurückzuführen ist, stört bei seinem Auftreten die Funktion der die Wälzlager enthaltenden.Maschine und verursacht unerwünschte Phänomene, wie z. B. abnorme Vibrationen, Lärm, Wärmeentwicklung usw.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine justierbare Lageranordnung zu schaffen, die so einstellbar ist, daß die Achse der drehbaren Welle, die anfänglich nicht mit dem Wellenlager oder mit einer vorbestimmten Bezugsposition ausgerichtet ist, in eine präzise axiale Fluchtung gebracht werden kann. Außerdem soll die präzise einstellbare Lageranordnung auf einfache Weise und bei geringen Kosten in eine Maschine einbaubar und eine axiale Fehlausrichtung auch nach ihrem Einbau korrigierbar sein. Die präzise Einstellung der Achsposition der drehbaren Welle soll nicht nur bei Wälzlagern, sondern ebensogut bei Gleitlagern durchführbar sein.

Liese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 enthaltenen Merkmalen gelöst. Die vorliegende Erfindung behebt diese und andere Schwierigkeiten bei den bekannten Wälzlagern durch Verwendung einer neuartigen Wälzlageranordnung, die im allgemeinsten Sinne aus mindestens zwei Ringen besteht, welche jeweils exzentrische äußere und innere Umfangsflächen aufweisen und welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung als "exzentrische Ringe" bezeichnet werden. Bei der Erfindung ist eine Vielzahl von exzentrischen Ringen jeweils so ineinander angeordnet, daß der innere Ring mit seiner äußeren Umfangsfläche gegenüber der inneren Umfangsfläche seines unmittelbar um ihn herum angeordneten Rings gleitend verdrehbar ist. Der innerste Ring

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kann mit seiner inneren Umfangsfläche am äußeren Laufring des Wälzlagers, wie z. B. eines Rollenlagers, befestigt sein oder er kann selbst den äußeren Laufring eines solchen Wälzlagers bilden. Der äußerste Ring ist in eine Bohrung eines Maschinenl age rbo cks, wie z. B. einem Ständer oder einem Gehäuse, eingesetzt. Bei jedem Ring ist das Zentrum oder die Achse seines äußeren Umkreises und seines inneren Umkreises um einen bestimmten Wert exzentrisch, wobei für den Fall, daß eine Lageranordnung aus zwei exzentrischen Ringen besteht, die Exzentrizität des einen Rings und die des anderen Rings gleich sein sollte. Bei einer Anordnung mit drei Ringen sollten die Exzentrizitätswerte der Ringe untereinander so in Beziehung stehen, daß sie die Seiten eines Lreiecks bilden, während bei einer Anordnung mit vier Ringen, die vier Exzentrizitätswerte so miteinander in Beziehung stehen, daß sie ein viereckiges Gebilde ergeben.

Wie sich aus einer detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, welche später in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen abgehandelt wird, eindeutig ergibt, kann die Achsposition einer in einem innersten Ring gelagerten drehbaren Welle durch einfaches Verdrehen eines oder mehrerer dieser Ringe auf einen gewünschten Abstand verschoben v/erden. Las bedeutet, daß in dem Falle, in dem die Achse der Welle nicht mit einer bestimmten Bezugsposition fluchtet, ein

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exzentrischer Ring oder mehrere solcher Ringe solange verdreht werden, bis die axiale Ausrichtung zwischen Welle und Bezugsposition erreicht ist und danach diese Ringe durch ein geeignetes Sicherungs- oder Befestigungselement gegen weiteres Verdrehen relativ zueinander oder gegenüber dem stationären Lagerbock gesichert werden.

Die vorliegende Erfindung ist auch noch nach der Vervollständigung des Gesamtaufbaues der die Wälzlager enthaltenden Maschine durchführbar, um die Achsposition der drehbaren, in den Wälzlagern eingesetzten Welle mit der oder den vorbestimmten Position(en) in Flucht zu bringen. Außerdem kann bei Anwendung der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung ein Wellenpaar, welches in einer Maschine parallel ausgerichtet werden soll, in streng paralleler Anordnung ausgerichtet werden.

Deshalb ist es bei der vorliegenden Erfindung leichter als vorher durchführbar, zwei oder mehr in einem axialen oder seitlichen Abstand voneinander stehende Aufnahmebohrungen für die Wälzlager herzustellen: Palis ein Fehler bei der ursprünglichen axialen Ausrichtung der Vielzahl von Bohrungen oder im seitlichen Abstand zwischen den Bohrungen auftreten sollte, ist eine völlige Anpassung durch Verwendung der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung möglich. Auch war

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bisher eine außerordentliche Sorgfalt "bei der Zusammenkupplung der Enden zweier Wellen erforderlich, um eine axiale Fehlausrichtung der Wellen möglichst klein zu halten; solche Schwierigkeiten werden nunmehr bei Anwendung der vorliegenden Erfindung effektiv ausgeschlossen. So ist es z. B. mit der vorliegenden Erfindung auch möglich, zwei auf zwei drehenden Wellen befestigte Zahnräder auch während der Rotation dieser Wellen bzw. Zahnräder in einen geeigneten kämmenden Eingriff zu bringen. Diese Maßnahmen der vorliegenden Erfindung tragen dazu bei, das Auftreten von anormalen Vibrationen, Geräuschen, Wärmeentwicklung usw. von Wälzlagern in Arbeitsmaschinen zu unterbinden.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen weiter verdeutlicht werden. Darin zeigen:

Pig. 1 eine Draufsicht, welche das Grundkonzept der vorliegenden Erfindung verdeutlicht;

Fig. 2 eine ähnliche Draufsicht, die das Grundkonzept der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels mit drei exzentrischen Ringen aufzeigt;

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Pig. 3 ein Diagramm, welches die geometrischen Orte aufzeigt, die die Mittelpunkte der drei exzentrischen Ringe nach Pig. 2 einnehmen, wenn die Ringe verdreht werden;

Pig. 4 in Draufsicht eine Ausführungsform nach der Erfindung mit einem äußeren und inneren exzentrischen Ring, wobei der innere Ring den äußeren Laufring eines Rollenlagers bildet;

Pig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 gem. Fig. 4;

Fig. 6 einen Querschnitt, welcher eine andere Ausführungsform eines äußeren und inneren exzentrischen Rings nach der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei die zwei Ringe so ausgebildet sind, daß sie ein Beispiel für die Ringverriegelungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung bilden;

Pig. 7 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des äußeren Rings nach der vorliegenden Erfindung, in der der äußere Ring selbst ein weiteres Beispiel für eine Ringverriegelungseinrichtung darstellt;

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Pig. 8 wiederum im Querschnitt eine nochmals andere Ausführungsform einer Verriegelungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Pig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht zur Darstellung der Art und Weise, in welcher die Verri e gelungs einrichtung nach Fig. 8 angewendet wird; und

Fig. 10 eine entsprechende schematische perspektivische Ansicht, welche ebenfalls die Art und Weise darstellt, in welcher die Verriegelungseinrichtung nach Fig. 8 angewendet wird.

Anhand dieser Zeichnungen soll nun die Erfindung ausführlicher beschrieben werden. Zu Beginn soll anhand der Fig. 1 eine kurze Erläuterung des Grundkonzepts der Erfindung gegeben werden. In dieser Fig. 1 sind die inneren und äußeren Binge mit dem Bezugszeichen 11 und 12 bezeichnet, wobei jeder dieser Ringe jeweils einen exzentrischen inneren und äußeren Umkreis aufweist. Der innere Exzenterring 11 hat den inneren Umkreis 13 und den äußeren Umkreis 14 mit 13* bzw. 14* als ihren zugehörigen Achsen oder Zentren, welche voneinander eine lineare Entfernung oder Exzentrizität e aufweisen. In gleicher V/eise ist dem äußeren Ring 12 ein innerer und äußerer Umkreis 15 bzw. 16 mit 15' bzw. 16* als ihren Achsen zugeordnet, wobei die Achsen 15' und 16*

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die gleiche Exzentrizität e aufweisen. Wie aus der Pig. ersichtlich ist, entspricht der Durchmesser des äußeren Umkreises des inneren Rings 11 im wesentlichen dem des inneren Umkreises 15 des äußeren Ringes 12. Der innere Ring 11 ist gleitend verdrehbar im äußeren Ring 12 eingesetzt. Mit dieser Anordnung der zwei Ringe 11 und 12 ist es durch eine Verdrehung der Ringe relativ zueinander möglich, die Exzentrizität der Zentren 13* und 16* an einen gewünschten Wert anzupassen. Nun wird der äußere Ring 12 unverdrehbar gehalten und der andere Ring 11 verdreht, wenn das Zentrum 13* des inneren Umkreises 13 des inneren Rings 11 sich um einen kreisförmigen geometrischen Ort a mit den Radius e bewegt, wobei das Zentrum 14* des äußeren Umkreises 14 als Zentrum dieser kreisförmigen Bewegung dient. In ähnlicher Weise bewegt sich beim Pesthalten des inneren Rings 11 und beim Verdrehen des äußeren Rings 12 die Achse 15' des inneren Umkreises 15 des äußeren Rings 12 auf einem kreisförmigen geometrischen Ort b mit dem Radius e, wobei die Achse 16* des äußeren Umkreises 16 das Zentrum der kreisförmigen Bewegung bildet. So ist es verständlich, daß durch Verdrehen des inneren und äußeren Rings 11 bzw. 12 um einen bestimmten Betrag das Zentrum 13* des inneren Umkreises 13 des inneren Rings 11 jede Stellung innerhalb der Fläche einnehmen kann, welche durch einen Kreis mit einem Radius von 2e bestimmt ist, wobei die Achse 16* des äußeren Umkreises des äußeren Rings 12 das Zentrum dieses

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Kreises bildet. So ist es auch verständlich, daß zu dem Zweck des Zusammenfallens des inneren UmkreisZentrums 13' des Rings 11 und des äußeren UmkreisZentrums 16' des Rings 12 in einem Punkt die Exzentrizität des einen Rings und die des anderen Rings miteinander übereinstimmen muß.

Lie vorliegende Erfindung kann wirksam durch

Verwendung von mehr als drei exzentrischen Ringen durchgeführt werden, um dieselben Ziele und Vorteile zu erreichen.

Fig. 2 zeigt solch ein Beispiel, in welchem drei exzentrische Ringe in der gleichen Anordnung vereinigt sind, wie vorstehend erwähnt wurde. Der mit 22 bezeichnete äußerste Ring besitzt die inneren und äußeren Umkreise 25 bzw. 26 mit den entsprechenden Achsen oder Zentren 25* bzw. 26', welche einen Exzentrizitätswert von e^ aufweisen. Beim Ring in der Mitte, welcher mit 27 bezeichnet ist, haben das äußere UmkreisZentrum 27' und das innere UmkreisZentrum einen Exzentrizitätswert von e₂· Ahnlich weist der innerste Ring 21 Zentren 23^f bzw. 24' auf, welche einen Exzentrizitätswert von e-, haben.Falls bei diesem Beispiel die Ringe verschiedene Exzentrizitätswerte aufweisen, ist es erreichbar, daß das äußere Umkreiszentrum 26' des äußersten Rings 22 und das innere Umkreiszentrum 23' des innersten Rings 21 dieselbe Position einnehmen, wobei vorgesehen ist, daß die Exzentrizitätswerte e«, e₂ und e, miteinander so in Beziehung stehen,

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daß sie ein Dreieck mit den Seiten e.., e₂ und e, bilden, was im folgenden in Verbindung mit Fig. 3 noch ausführlicher beschrieben werden soll.

In Pig. 3 entspricht der mit dem Symbol χ bezeichnete Kreis mit dem Radius e* dem geometrischen Ort, auf dem sich beim Drehen des äußeren Rings 22 die Achse oder das Zentrum 25* des inneren Umkreises 25 um das Zentrum 26^f des äußeren Umkreises als Drehzentrum bev/egt. Desgleichen bildet der Kreis y den geometrischen Ort, der beim Drehen des mittleren Rings 27 mit seiner äußeren Umfangsfläche entlang der inneren Oberfläche 25 des äußersten Rings 22 gebildet wird, wobei das innere Umkreiszentrum 27* mit dem Wert e₂ als Radius um das Zentrum 25' umläuft. Auf die gleiche Weise wird der innerste Ring 21 mit seiner äußeren Umfangsfläche entlang der inneren Umfangsfläche des mittleren Rings 27 verdreht, wobei die Achse oder das Zentrum 23* des inneren Umkreises 23 des Rings 21 sich auf einem kreisförmigen geometrischen Ort ζ bewegt, welcher e-, als Radius vom Zentrum 24* (27*) aufweist.

Nunmehr wird angenommen, daß in Fig. 3 die drei Ringe sich in ihrem ursprünglichen Anordnungszustand befinden, in welchem das äußere Umkreiszentrum 26* des äußersten Rings 22 und das innere UmkreisZentrum 23* des innersten Rings 21 in linearer Richtung am weitesten voneinander entfernt liegen.

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Wenn der mittlere Ring 27 dann um eine geeignete Winkeldistanz verdreht wird, um das Zentrum 27' dieses Ringes in die Position zu bringen, die der des Zentrums 27" entspricht, und wenn der innerste Ring 21 ebenfalls um einen genügend großen Winkelbetrag verdreht wird, um das Zentrum 23' in die Position 23" zu bringen, werden die Zentren 23" und 26' an ein und derselben Stelle zu liegen kommen. Las bedeutet, daß das Zentrum 23' des inneren Umkreises 23 des innersten Rings 21 nun in die Position des Zentrums 26* des äußeren Umkreises 26 des äußersten Rings 22 gebracht worden ist.

In dieser Stellung der drei Ringe stehen die Achsen oder Zentren 26· (23*), 25' und 27" untereinander so in Beziehung, daß sie ein Dreieck mit den Seiten e^, eg und e-, bilden, v/ie dies in Fig. 3 dargestellt ist, wobei die Exzentrizxtätswerte e*, e₂ und e-, der drei Ringe miteinander so in Beziehung stehen, daß es möglich ist, das innere Umkreiszentrum 23' des innersten Rings 21 an jede gewünschte Stelle innerhalb der Kreisfläche mit e^+ep+e, als Radius zu bringen, wobei das äußere Umkreiszentrum 26' des äußersten Ringes 22 das Zentrum dieses Kreises bildet, und es ebenfalls erreichbar ist, daß sich die Positionen der Zentren 23' und 26', wie vorstehend beschrieben, überdecken.

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Bei der vorliegenden Erfindung kann der vorstehend beschriebene Sachverhalt auch an Wellen erreicht werden, wo vier und mehr exzentrische Ringe vorhanden sind und soweit die Ringe Exzentrizitätswerte aufweisen, die untereinander so in Beziehung stehen, daß sie ein Vieleck (Dreieck eingeschlossen) mit diesen Exzentrizitätswerten als Seiten des betreffenden Vielecks bilden, ist es möglich, die Positionen des äußeren Umkreiszentrums des größten oder äußersten der Ringe und des inneren UmkreisZentrums des kleinsten oder innersten Ringes in Übereinstimmung zu bringen, wobei dies auch noch zu verwirklichen ist, wenn die betreffenden Exzentritzitätswerte untereinander so in Beziehung stehen, daß der größte Wert gleich der Summe aller übrigen Werte ist.

Wie in den vorstehenden Absätzen herausgestellt worden ist, liegt das Grundkonzept der Erfindung darin, eine Vielzahl von exzentrischen Ringen zu verwenden und die Zentren oder Achsen dieser Ringe relativ zueinander zu verdrehen, wobei eine Wälzlageranordnung entsteht, mit der eine präzise Einjustierung zur Verwirklichung der bei Wälzlagern erforderlichen axialen Ausrichtung möglich ist. Bei Verwendung nur eines einzigen Ringes zur axialen Ausrichtung zwischen einer Welle und dem Wälzlager kann sich dieses Zentrum des einen der zwei Umkreise des einzigen Rings nur auf einem kreisförmigen geometrischen Ort mit dem Zentrum des anderen

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Umkreises als Zentrum der kreisförmigen Bewegung verschieben, wobei das Zentrum des Wälzlagers nicht immer die gewünschte Position einnehmen kann.

Die vorliegende Erfindung soll nun noch detaillierter in Verbindung mit einem spezifischen Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 beschrieben werden. Dabei soll darauf hingewiesen werden, daß die Verwendung von nur zwei Eingen in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nur aus Gründen der Vereinfachung der Beschreibung und Darstellung erfolgt und keinerlei Einschränkung der Erfindung bedeuten soll.

Bei einer Ausführungsform einer Wälzlageranordnung nach der vorliegenden Erfindung mit einem äußeren und einem inneren exzentrischen Ring, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, kann der innere Ring 11 als äußerer Laufring eines Rollenlagers oder als Wellenlagerschale eines Gleitlagers ausgebildet sein, während der äußere Umkreis 16 des äußeren Rings 12 in seiner Ausbildung und Größe der Lagerschale oder der Bohrung eines Ständers oder Gehäuses entsprechen kann. Wenn dieser Wälzlagermechanismus im Gehäuse befestigt ist, ergibt sich, daß einerseits das Zentrum 13' des innersten Umkreises 13 der Achsposition der drehbar zu lagernden Welle entspricht, während das Zentrum 16' des äußeren Umkreises dem Zentrum oder der Achse der Aufhahmeöffnung für das Wälzlager im Gehäuse entspricht.

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In den Pig. 4 und 5, in welchen ein.Ausführungs— beispiel der vorliegenden Erfindung beispielhaft anhand eines Rollenlagers erläutert wird, stellt das Bezugszeichen 30 ganz allgemein das Rollenlager dar. Ein innerer Ring bildet in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung den äußeren Laufring dieses Rollenlagers 30, der mit 31 bezeichnet ist. Ler Laufring 31 v/eist einen exzentrischen inneren Umkreis 33 mit dem zugehörigen Zentrum 33* und einen äußeren Umkreis 34 mit dem zugehörigen Zentrum 34* auf, wobei die Exzentrizität zwischen den beiden Zentren oder Achsen 33* und 34* gleich e beträgt. Ler innere Laufring 38 des Wälzlagers weist einen inneren Umkreis 39 auf, dessen Zentrum oder Achse 39* seiner Lage nach dem Zentrum oder der Achse 33' des inneren Umkreises des äußeren Laufrings 31 entspricht.

Nach der vorliegenden Erfindung wird ein weiterer exzentrischer Ring, welcher mit 32 bezeichnet ist und den äußeren Laufring 31 umgibt, verwendet. Dieser äußerste Ring 32 weist einen inneren Umkreis 35 mit einer Ausbildung und einem Lurchmesser, der im wesentlichen dem des äußeren Umkreises 34 des äußeren Laufrings 31 entspricht, sowie einen äußeren Umkreis 36 auf, dessen Zentrum 36* um eine lineare Entfernung e vom Zentrum 35* des inneren Umkreises 35 entfernt liegt. Dieser äußerste Ring 32 ist um den äußeren Laufring 31 entlang dem äußeren Umkreis 34 des äußeren Laufrings gleitend

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verdrehbar eingesetzt. Der äußere Umkreis 36 des Rings 32 v/eist im wesentlichen dieselbe Ausgestaltung und Größe wie die Wälzlageraufnahmebohrung des Gehäuses auf und ist in dieser Bohrung befestigt. Bei diesem so ausgebildeten Rollenlager ist das Zentrum 36· des äußersten Umkreises 36 konform mit der Achse der Bohrung des Gehäuses, während das Zentrum 33* des inneren Umkreises 33 des äußeren Laufrings mit der Achsposition der zu lagernden Welle konform ist.

Wenn die Lageranordnung der vorliegenden Erfindung in die Lagerbohrung des Gehäuses eingesetst und eine Welle innerhalb des inneren Laufrings 38 fest eingebaut ist, kann eine Einjustierung durchgeführt werden, um die Achsposition der Welle in eine optimale Position zu bringen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist eine solche Einjustierung durch Verdrehen entweder eines oder beider Ringe, nämlich des exzentrischen Ringes 32 und des äußeren Laufringes 31, um einen geeigneten Winkelbetrag durchführbar. Lurch gegenseitiges Verdrehen des Laufrings 31 und des Rings 32 kann die innere Umkreisachse 39* des inneren Laufrings 38 (d. h. die Achse der ¥/elle) so bewegt werden, daß sie jede gewünschte Position innerhalb einer Kreisfläche, die einen Radius von 2e aufweist, mit dem Zentrum 36· des äußeren Umkreises des Rings 32 als Zentrum der Kreisfläche, wodurch die Welle so einjustiert werden kann, daß sie die bestmögliche Achsposition einnimmt.

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Wenn eine präzise Achsposition der Welle erreicht worden ist, müssen die verdrehbaren exzentrischen Ringe gegen gegenseitiges Verdrehen sowie gegen Verdrehen gegenüber dem stationären Gehäuse gesichert werden, wofür eine Vielzahl von Einrichtungen und Anordnungen vorgeschlagen werden, von denen in den Fig. 6 bis 10 einige beispielhaft dargestellt sind.

In Fig. 6 ist ein exzentrischer Ring 42 dargestellt, der in Schnittansicht in entgegengesetzter Richtung geneigte innere und äußere Umfangsflächen 45 und 46 aufweist und entlang der entgegengesetzt geneigten Wälzlager-Auflagerfläche des Gehäuses H und der äußeren Urafangsfläche 44 des äußeren Laufrings 41 mittels Druck eingesetzt ist. An seinem geneigten unteren Ende ist der äußere Laufring 41 mit einem Gewinde 47 versehen, wobei am Ende des Gewindes mit einer Schraubenmutter 43 ein mit geeigneten Drehsicherungseinrichtungen versehener Dichtungsring 49 aufgesetzt ist. Als solcher Dichtungsring kann ein Zungendichtungsring oder etwa ein Sperr -Dichtungsring verwendet werden. Das Symbol S bezeichnet eine drehbare Welle, welche durch Einpassen in den inneren Laufring 48 des Wälzlagers eingesetzt ist und über die innere Umfangsfläche des Laufrings 48 sicher befestigt ist.

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Um die Achsposition der Welle S mit dem Zentrum oder der Achse der Bohrung im Gehäuse H genau fluchtend einzujustieren, wird zunächst die Schraubenmutter 43 gelockert, wobei der Preßsitz zwischen der inneren Umfangsfläche 45 des Rings 42 und der äußeren Umfangsfläche 44 des äußeren Lauf rings 41 bzw. zwischen der äußeren Umfangsfläche des Rings 42 und der Wälzlager-Auflagerfläche des Gehäuses aufgehoben wird. Dann werden von Hand oder mittels eines geeigneten Werkzeugs der äußere Laufring 41 und der exzentrische Ring 42 um eine geeignete Winkelversetzung relativ zueinander verdreht. Wenn auf diese Weise eine optimale Achsposition der Welle S erreicht ist, wird durch Anziehen der Schraubenmutter 43 der Ring 42 wieder unter Lruck zwischen die äußere Umfangsfläche 44 des äußeren Laufrings 41 und die Wälzlager-Auflagerfläche des Gehäuses H eingesetzt, wodurch der Ring 42 und der äußere Laufring 41 sicher innerhalb der Gehäusebohrung eingesetzt sind. Auf diese Weise ist nun die Achsposition der Welle S gegenüber einer vorbestimmten Bezugsposition in einer optimalen Position angeordnet, wobei die Wälzlagerteile nun insgesamt am Gehäuse befestigt und zur Ausübung der normalen Lagerfunktionen bereitstehen. Um während des Betriebs das Auftreten irgendeines Maschinenschadens, wie B. B. eine Fehlausrichtung der Achsposition der Welle S bei einem Lockerwerden der Schraubenmutter 43 zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die Schraubenmutter in Verbindung

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mit einem Dichtungsring, der geeignete Drehsicherungselemente aufweist, zum Beispiel mit einem Zungendichtring oder einem Sperr -Dichtring, wie bereits vorstehend erwähnt, zu verwenden.

Während bei der vorstehenden Betrachtung der

vorliegenden Erfindung in Verbindung mit Fig. 6 vorgeschlagen v/orden ist, einen exzentrischen Ring mit einer geneigten Querschnittsausbildung zu verwenden, um ein Verdrehen der Ringanordnung während des Maschinenbetriebs zu verhindern, zeigt Fig. 7 ein anderes Beispiel der vorliegenden Erfindung.

Das in Fig. 7 veranschaulichte Ausführungsbeispiel ist auf solch eine Wälzlageranordnung der vorliegenden Erfindung anwendbar, die zwei exzentrische Ringe aufweist, wovon einer größer als der andere ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen einem Paar von Ringen 51 und 51', welche hinsichtlich ihrer Größe und Gestaltung identisch ausgebildet sind und gegeneinander durch eine Vielzahl von Stäben 52 konzentrisch gesichert sind, ein elastischer Zylinderbalg 54 (vorzugsweise aus Stahl) angeordnet, der abschnittsweise um die äußeren und inneren Umfangsflächen der Ringe stückweise parallele Abschnitte 53 bzw. 53' aufweist und der dieselbe Funktion ausübt wie der äußere Ring 12 in Fig. 1 oder der Ring 32 in Fig. 4.

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Ein Ende dieses Balgs 54 ist an einer Ringscheibe befestigt, welche zwischen diesem einen Ende und dem Ring 51 angeordnet ist, während das andere Ende am Ring 51' befestigt ist. l)er Balg 54 und. die Ringscheibe 55 sind zylindrisch ausgestaltet und weisen hinsichtlich des Zentrums der äußeren Umfangsfläche und der inneren Umfangsfläche eine zu den Ringen 51 und 51' korrespondierende Exzentrizität auf. Lurch die Federkraft des Balgs 54 wird die Ringscheibe 55 gegen die eine Seite des Rings 51 gedrückt, welche auf ihrer einen Seite mit einer Ausnehmung 56 versehen ist. Innerhalb dieser Ausnehmung 56 ist eine Vielzahl von Gewindelöchern vorgesehen, welche den Ring 51 in axialer Richtung durchsetzen. Lurch entsprechendes Einschrauben von in diesen Gewindelöchern angeordneten Gewindebolzen 57 kann die Ringscheibe 55 in axialer Richtung bewegt v/erden, um eine axiale Zusammenziehung oder Ausdehnung des Balgs zu erzeugen. Wenn dieser Balg in axialer Richtung expandiert ist, liegen seine Abschnitte 53 bzw. 53' innerhalb der äuf3eren und inneren Umfangsflachen der Ringe 51 oder 51'. Wenn jedoch dieser Balg zwischen der Ringscheibe 55 und dem Ring 51' durch Einschrauben der Gewindebolzen 57 mittels eines geeigneten Werkzeugs zusammengedrückt wird, wobei die Gewindebolzen in axialer Richtung auf die Flatte 55 drücken, nimmt der Balg in seinem äußeren umlaufenden Durchmesser zu, während er in seinem inneren umlaufenden Lurchmesser abnimmt; dabei ragen die Bereiche 53

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und 53' des Balgs über die äußere und innere Umfangsfläche der Ringe 51 bzw. 51^f hinaus. Dadurch wird auf einfache Weise durch genügend starkes axiales Zusammendrücken des Balges erreicht, daß dessen Bereiche 53 und 53' gegen die innere Umfangsfläche des Gehäuses bzw. gegen die äußere Umfangsfläche des äußeren Laufrings des Wälzlagers drücken, wodurch die exzentrischen Ringe 51 und 51' sowie der äußere Wälzlagerlaufring gemeinsam verspannt und gegen jede Relatiwerschiebung gegenüber dem Gehäuse gesichert werden.

Außerdem sind die äußeren und inneren Umfangsdurchmesser der Ringe 51 und 51' verschieden vom Durchmesser der Wälzlager-Aufnahmebohrung des Gehäuses bzw. vom äußeren Durchmesser des äußeren Laufrings, so daß die Ringe 51 und 51' leicht zwischen dem äußeren Laufring und dem Gehäuse gleitend verdreht werden können, falls bei entsprechendem Erfordernis die Achsposition der Welle einjustiert werden muß. Für den Fall, daß das erforderliche Wälzlager in seinen [ Abmessungen relativ klein ist, können die exzentrischen Ringe 51 und 51' aus relativ dünnen Platten hergestellt werden.

Fig. 8, 9 und 10 zeigen weitere Beispiele von

einschlägigen Ringfeststellern. In Fig. 8 ist der exzentrische Ring 60 in seinem axialen mittleren Bereich mit geschlossenen

umlaufenden Ausnehmungen 61 bzw. 62 entlang seiner äußeren und <

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inneren Umfangsfläche versehen. In diesen Ausnehmungen sind elastische ringförmige Bänder 63 und 64 eingesetzt, welche an einem bestimmten Punkt unterbrochen sind.

Wie in vergrößerter Darstellung in Fig. 9 gezeigt ist, ragen die abgesetzten Enden 63' des äußeren elastischen Bandes 63, welches in die äußere umlaufende Ausnehmung 61 eingesetzt ist, in eine in der äußeren Umfangsfläche des Rings 60 in axialer Richtung vorgesehene Vertiefung 65. Obwohl in dem in der Fig. dargestellten ursprünglichen Zustand die äußere Umfangsfläche des Bandes 63 unterhalb der des Rings 60 liegt, unterliegt das Band, wenn ein Keil 66, der in Gestalt und Größe im wesentlichen der axialen Vertiefung 65 entspricht und strengsitzend in diese Vertiefung 65 eingelegt werden kann, in axialer Richtung in diese Vertiefung geschoben wird und dabei gegen die abgesetzten Enden 63* des Bandes 63 drückt, einer Expansion in radialer Richtung, so daß sich dessen äußere Umfangsfläche über die des Ringes 60 heraus erhebt. Auf diese Weise kann die äußere Umfangsfläche des exzentrischen Rings 60 kraftschlüssig entlang der Wälzlager-Auflagerfläche des Gehäuses befestigt werden.

In Fig. 10 sind in vergrößerter darstellung die abgesetzten Endbereiche 64* des inneren elastischen Bandes dargeetellt, welche, wie dargeetellt, mit Kerben 69 versehen sind.

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Andererseits ist der Ring 60 an seiner Seite mit einem Paar von in geeigneten Abstand zueinander angeordneten Tunneln und 67* versehen, die in axialer Richtung die ringförmige Ausnehmung 62 durchsetzen. Entsprechend der Elastizität des Bandes 64 neigen die abgesetzten Enden 64* des Bandes ursprünglich dazu, sich in Umfangsrichtung voneinander zu entfernen, so daß die innere Umfangsfläche des Bandes unterhalb der des Ringes 60 liegt. Wenn aber ein Paar von Keilen 68 und 68', welche die gleiche Ausgestaltung und Größe wie die ihnen zugeordneten Tunnel 67 und 67' aufweisen und streng in diese Tunnel eingesetzt werden können, unter Lruck, beispielsweise durch Einhämmern in diese Tunnel eingesetzt werden, werden die Enden 64* des Bandes 64 veranlaßt, sich einander zu nähern. Ladurch kommen sich die Enden 64' des Bandes 64 durch Verwendung der Keile 68 und 68' zwangsweise näher, wodurch das Band veranlaßt wird, seinen inneren Uinfangsdurchmesser zu reduzieren oder, mit anderen Worten, seine innere Umfangsfläche außerhalb der des Rings 60 zu liegen kommt, wodurch ein unverrückbarer gegenseitiger Eingriff zwischen diesem Ring 60 und dem äußeren Laufring des Wälzlagers oder einem unmittelbar daran anschließenden inneren Ring erhalten werden kann.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische, betriebsnahe Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, sind für den Fachmann, ohne daß er vom

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Erfindungsgehalt abweicht, viele Ausgestaltungen und Abwandlungen erkennbar und möglich. So können z. B. die exzentrischen Ringe der vorliegenden Erfindung entlang ihren Seitenoberflächen in geeigneter Weise gestaffelt ausgebildet sein, so daß jeder gewünschte Einjustierungsgrad der Achsposition der Welle lediglich durch Beachtung der Staffelung sofort bestimmt werden kann. Ebenso kann die hier beschriebene Anordnung der exzentrischen Ringe so abgewandelt werden, daß zwischen jedem benachbarten Paar von Ringen ein Nadellager oder dgl. vorgesehen ist, falls das vorgesehene Wälzlager groß und schwer ist. Weiterhin kann der in dieser Beschreibung dargestellte in seiner Umfangsfläche geschlossene Ring selbstverständlich auch hinsichtlich seiner Ausgestaltung abgewandelt werden; z. B. kann dieser Ring aus Bogensegmenten zusammengesetzt sein oder so ausgebildet sein, daß er entlang seinen Umfangsflächen konkav und konvex ist. Es ist ebenfalls ohne weiteres erkennbar, daß die vorliegende Erfindung ohne weiteres in Verbindung mit Rollenlagern angewandt werden kann, welche einen äußeren Laufring des heutzutage verwendeten Typs aufweisen, wobei dieses Rollenlager innerhalb der inneren Umfangsfläche des innersten Rings der Erfindung eingesetzt wird. In ähnlicher Weise kann die vorliegende Erfindung nicht nur in Verbindung mit Rollenlagern, sondern auch mit Walzenlagern und Stoßlagern durchgeführt werden.

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Es ist auch selbstverständlich, daß der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die spezifischen Ausgestaltungen und Anordnungen, die in der vorliegenden Beschreibung und in den anliegenden Zeichnungen dargestellt sind, beschränkt sein soll, sondern daß dieser Erfindungsumfang lediglich durch die Ansprüche begrenzt wird.

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Leerseite

Claims

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PATENTANWÄLTE

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OTMdMr Bank ASi IMndwn, Konto 66Τ42>Τ

8000 München 2

16.Juni 1977

Sadao MIYAZAKI Tokyo - Japan

Justierbare Lageranordnung

Patentansprüche

(Α.,) Justierbare Lageranordnung, mit der eine präzise axiale Ausrichtung einer in dem Lager drehbar gelagerten Welle auf eine vorbestimmte Bezugsposition möglich ist, gekennzeichnet durch mindestens zwei Ringe (11, 12), von denen die Achsen (13^#, 14^; , 15*) für deren äußeren und inneren Umfang (13, 14 15, 16) um einen vorbestimmten Exentrizitätswert (e) exzentrisch angeordnet sind, wobei diese Ringe (11, 12) aufeinanderfolgend derart ineinander gesetzt sind, daß der

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innere Ring(11) über seine äußere Umfangsfläche (14) drehbar gleitend die innere Umfangsfläche (15) seines unmittelbar anschließenden äußeren Rings (12) berührt, wobei^:der äußerste Ring (12 bzw. 32) in eine Aufnahmebohrung eines Auflagers eingesetzt und der innerste Ring (11) um eine drehbare Welle herum angeordnet ist, welche Welle auf den Lagerelementen gelagert ist; sowie durch ein Befestigungselement (43), welches die Ringe (11, 12) gegen Verdrehen sowohl gegeneinander als auch gegenüber dem Auflager sichert.
2. Justierbare Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei ineinander angeordneten Ringen (11, 12, 31, 32) jeder Ring exzentrische äußere und innere Umfangcflächen (13, 14, 15, 16) aufweist, wobei der Exzentrizitätswert des einen Rings dem des anderen Rings entspricht.
3· Justierbare Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekannzeichnet, daß bei drei ineinander angeordneten Ringen (21, 27, 22) jeder Ring exzentrische äußere und innere Umfangsflachen (23, 24, 25, 26) aufweist, wobei die Exzentrizitätswerte der Ringe zueinander so in Beziehung stehen, daß sie die Seiten eines Lreiecks bilden.
4. Justierbare Lageranordnung nach Anspruch λ, dadurch gekennzeichnet, daß bei drei ineinander angeordneten Ringen (21, 27, 22) jeder Ring exzentrische äußere und innere Umfangs-

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flächen (23, 24, 25, 26) aufweist, wobei der Exzentrizitätswert des einen Rings gleich ist der Gesamtsumme der Exzentrizitätswerte der übrigen Ringe.
5. Justierbare Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier ineinander angeordneten Ringen jeder Ring exzentrische äußere und innere Umfangsflächen aufweist, wobei die Exzentrizitätswerte der Ringe so zueinander in Beziehung stehen, daß sie die Seiten einee Vierecks bilden.
6. Justierbare Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier ineinander artgeordneten Ringen jeder Ring exzentrische äußere und innere Umfangsflächen aufweist, wobei der Exzentrizitätswert eines Rings gleich ist der Gesamtsumme der Exzentrizitätswerte der übrigen drei Ringe.
7. Justierbare Lageranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring aus dem äußeren Laufring des verwendeten Wälzlagers besteht.
8. Justierbare Lageranordnungnach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringbefestigungselement komplementäre Neigungsflächen, die von der äußeren Umfangsflache des inneren Rings (41) und von der inneren Umfangsfläche des äußeren Rings (42) gebildet werdenj komplementäre Neigungsflächen (44, 45), die von der äußeren Umfangefläche (46) des äußeren Rings (42) und der inneren Umfange-

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fläche der Aufnahmebohrung gebildet werden; einen auf dem inneren Ring vorgesehenen Gewindeabsatz (47) sowie eine damit in Wirkungsverbindung stehende Gewindemutter (43) aufweist.
9. Justierbare Lageranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring einen elastischen kreisförmigen Balg (54) sowie Elemente (55, 57) aufweist, die den Balg in axialer Richtung zusammendrücken, so daß sich dessen äußere Umfangsfläche radial nach außen und dessen innere Umfangsfläche radial nach innen ausdehnt.
10. Justierbare Lageranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringbefestigungselement ringförmige Ausnehmungen auf den äußeren und inneren Umfangsflächen entweder eines oder beider Ringe; in diese ringförmigen Ausnehmungen eingesetzte ringförmige, teilweise unterbrochene, flexible Bänder (63, 64) und Elemnete (66) zum zwangsweisen Expandieren dieser Bänder in radialer Richtung mittels ihrer unterbrochenen Bereiche aufweist, so daß das äußere Band (63) nach außen und das innere Band (64) nach innen ragt.

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