DE3023837A1

DE3023837A1 - Hydrostatisches lager

Info

Publication number: DE3023837A1
Application number: DE3023837A
Authority: DE
Inventors: Hironori Yamamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-06-26
Filing date: 1980-06-25
Publication date: 1981-01-15
Also published as: JPS566919A; US4448460A

Description

Hydrostatisches Lager

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrostatisches Lager, welches ein Strömungsmedium wie Luft oder Öl als Gleitmittel zwischen den gegeneinander beweglichen Oberflächen verwendet,

Für Meß- oder Vorschub schlitten von Maschinenwerkzeugen wurden bisher häufig hydrostatische Luft- oder Öllager verwendet. Ina Vergleich zu kontaktbehafteten Lagern, bei welchen sich Rollen oder andere Metallteile unmittelbar berühren, laufen hydrostatische Lager berührungsfrei bezüglich Tragteilen, weisen eine geringe Reibung auf, arbeiten stoßfrei und lassen eine erhöhte Genauigkeit zu. Im Vergleich zu kontaktbehafteten Lagern zeigen sie jedoch bestimmte Nachteile, nämlich eine geringe Belastbarkeit und bei Verwendung komprimierbarer Strömungsmedien wie Luft oder dgl. eine Instabilität, wenn der Spalt zwischen dem hydrostatischen Lager und der gegenüberliegenden Oberfläche des Tragteils größer ist. Als Folge dieser Nachteile treten selbsterregte Schwingungen in Form einer Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Lagers auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einem hydrostatischen Lager der eingangs erwähnten Art bessere Betriebseigenschaften/ insbesondere eine höhere Belastbarkeit und eine verbesserte Stabilität zu erzielen.

Die Aufgabe wird erf in dungs gemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des hydrostatischen Lagers nach Anspruch 1 ergeben sch aus den Ansprüchen 2 bis 4.

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Die Erfindung wird mit ihren Vorteilen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein mit einer Einlaßdüse versehenes hydrostatisches Lager;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein mit einer Einlaßdüse und einer Kammer versehenes hydrostatisches Lager;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein mit einer Auslaßdüse versehenes hydrostatisches Lager;

Fig.. 4 einen Schnitt durch eines mit einer Einlaßdüse und einer Auslaßdüse versehenes hydrostatisches Lager gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines hydrostatischen Lagers gemäß der Erfindung;

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Schlittenanordnung; Fig. 7 einen Schnitt durch eine zwangsgeführte Schlittenanordnung;

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Verschiebungs/Belastungs-Charakteristik des hydrostatischen Lagers;

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Druckverteilung bei dem hydrostatischen Lager;

Fig. 10 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des hydrostatischen Lagers gemäß der Erfindung;

Fig. 11 eine Unteransicht des hydrostatischen Lagers gemäß Fig. 10;

Fig. 12 die Druckverteilung bei dem hydrostatischen Lager gemäß Fig. 10;

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Fig. 13 eine weitere Ausführungsform des hydrostatischen Lagers gemäß der Erfindung;

Fig. 14 die Druckverteilung des hydrostatischen Lagers gemäß Fig. 13;

Fig. 15 eine weitere Ausführungsform des hydrostatischen Lagers gemäß der Erfindung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele eines hydrostatischen Lagers nach dem Stand der Technik. In der folgenden Beschreibung wird Luft als Beispiel für ein Strömungsmedium und ein kreisförmiges Blocklager als Beispiel für ein hydrostatisches Lager betrachtet.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein kreisförmiges in Blockform ausgebildetes hydrostatisches Lager 1, bei welchem die Luft auf der Einlaßseite gedrosselt wird. Gemäß Fig. 1 wird die unter einen gewünschten Druch P gesetzte Luft einer Einlaßöffnung 2 zugeführt, anschließend begrenzt eine Düse (Luftzuführungsbohrung) 3 die Strömungsgeschwindigkeit der Luft und schließlich tritt die Luft durch einen Spalt 5 zwischen dem vom Strömungsmedium getragenen Lagerteil 1 und einem Tragteil 4 aus dem Lager wieder aus, wobei die Breite des Spaltes mehrere Mikrometer (,um) beträgt. Bei diesem Aufbau wird die Strömungsgeschwindigkeit dann nur noch durch die Viskosität der Luft begrenzt, bevor die mittels der Düse 3 gedrosselte Luft durch den Spalt 5 nach außen gelangt. Dementsprechend fällt der Druck im Spalt 5 nach außen steil ab, womit die auf eine Änderung der Spaltbreite C bezogene Belastung (im nachfolgenden mit Stabilität bezeichnet) und die maximale Belastung (Belastungsfähigkeit) sehr gering werden, so daß ein in solcher Weise .ausgebildetes hydrostatisches Lager nicht ohne Einschränkungen praktisch eingesetzt werden kann.

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Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein hydrostatisches Lager, dessen Lagerteil gegenüber der Ausbildung gemäß Fig. 1 verbessert ist. Das Lagerteil 6 des dargestellten hydrostatischen Lagers weist eine Lufteintrittsöffnung 7, eine Düse 8 und eine Kammer 9 auf. Die in die Lufteintrittsöffnung 7 eingeführte und durch die Düse 8 auf der Einlaßseite des Lagerteils 6 gedrosselte Luft dehnt sich im Hohlraum oder in der Kammer 9 aus, wie dies durch Pfeile gekennzeichnet ist, und zeigt die aufgrund der einlaßseitigen Drosselung sich ergebende Wirkung. Im Vergleich zum Lagerteil des in Fig. 1 dargestellten hydrostatischen Lagers weist demgegenüber das in Fig. 2 gezeigte hydrostatische Lager ein gegenüber Druckeinwirkungen vergrößertes Belastungsvermögen und eine erhöhte Stabilität auf. Da jedoch das Innenvolumen der Kammer groß ist, bildet die Luft bei ihrer Ausdehnung in der Kammer Wirbel aus, welche wiederum zu dem Nachteil führen, daß das hydrostatische Lager zu selbsterregten Schwingungen neigt und instabil wird.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem die Luft auf der Auslaßseite des hydrostatischen Lagers gedrosselt wird, um das Belastungsvermögen gegenüber Druckeinwirkungen zu verbessern und die Stabilität zu erhöhen. Die über die Lüfteintrittsöffnung 11 des Lagerteils 10 des hydrostatischen Lagers gemäß Fig. einströmende Luft verursacht einen Druck, welcher im wesentlichen dem auf die Oberfläche des Tragteils 4 über die Gesamtfläche einer Vertiefung 12 einwirkenden Druck entspricht. Dieses Verhalten ist darin begründet, daß die Luft beim Durchtritt durch den Spalt 5 zwischen dem Lagerteil 10 und dem Tragteil 4 (wie durch Pfeile angedeutet) gedrosselt wird, wobei durch die auslaßseitige Drosselwirkung der Druck in der Vertiefung 12 aufrechterhalten wird.

Bei Ausführung des Lagerteils in der beschriebenen Weise wird die komprimierte Luft der Vertiefung 12 ohne Begrenzung zugeführt, wobei mit dem Größerwerden des Spaltes 5 die Strömungsgeschwindigkeit der Luft immer mehr erhöht wird, was zu dem Nachteil führt,

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daß das Lagerteil zu Instabilität und zu selbsterregten Schwingungen neigt.

Bei den in Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen sind der Durchmesser der Düse, die Größe der Vertiefung und die Breite des Spaltes 5 zwischen Lagerteil und dem Tragteil 4 gegenüber den tatsächlichen Verhältnissen vergrößert dargestellt. Bei praktischen Ausführungen liegen der Durchmesser der Düse unter einem Millimeter und die Größe der Vertiefung und die Breite C des Spaltes bei einigen ,um.

Gegenüber diesen bekannten, mit den angeführten Nachteilen behafteten Ausführungsformen hydrostatischer Lager ist das hydrostatische Lager gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß zur Sicherung einer stabilen Lastaufnahme und einer stoßfreien Betriebsweise einmal die Belastung bezogen auf eine Spaltbreitenänderung vergrößert wird und zum anderen die Strömungseinlaßgeschwindigkeit begrenzt sowie die für die Wirbelbildung ursächliche Kammer und damit die unerwünschten, selbsterreglen > Schwingungen beseitigt werden.

Die Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein hydrostatisches Lager in Form eines Blockes oder einer flachen Scheibe mit einer Eintrittsöffnung für die Zuführung des Strömungsmediums, eine Düse zur Drosselung der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums auf der Einlaßseite und eine Vertiefung in der dem Tragteil zugewandten Seite des Lagerteils, wobei die Größe der Vertiefung im wesentlichen gleich der Breite des Spaltes zwischen dem Lagerteil und dem Tragteil des hydrostatischen Lagers gewählt und wobei das Strömungsmedium an der Auslaßseite des Lagers durch die Endbereiche der Vertiefung gedrosselt wird.

Diese Ausführungsform wird anhand der Fign. 4 bis 9 näher erläutert.

Ö30Ö63/08BS

Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 4 zeigt das Prinzip des hydrostatischen Lagers. Die auf einen gewünschten Atmosphärenüberdruck gebrachte Luft wird der Eintritts öffnung 31 über eine nicht dargestellte Zuführungseinrichtung, wie beispielsweise über das Verbindungsrohr eines'Kompressors, zugeführt. Auf der Einlaßseite nimmt anschließend eine Düse 14 eine Drosselung der Luft vor, wie dies durch die ausgezogenen Pfeile angedeutet ist, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit begrenzt wird. Bei einem Durchmesser von 50 mm für das Lagerteil wird der Durchmesser der Düse 14 vorzugsweise zu o. 5mm oder geringer gewählt. Über die Düse 14 gelangt die Luft in eine Vertiefung 15. Für die Größe der Vertiefung 15 wird ein Betrag gewählt, der im wesentlichen mit der Breite C des Spaltes 5 übereinstimmt und üblicherweise bei einigen ,um liegt. Durch diese Ausbildung des hydrostatischen Lagers wird die Luft an den Endbereichen 16a der Vertiefung gedrosselt, wie dies durch die gestrichtelten Pfeile angedeutet ist, um so eine auslaßseitige D ross el wirkung hervorzurufen.

In Fig. 4 sei C die Breiiedes Spaltes 5, C der Abstand zwischen der

S Jri

Oberfläche des Tragteils 4 und der Unterseite der Vertiefung 15, D! der Durchmesser der Düse 14, D der Durchmesser der Vertiefung

15 und D der Durchmesser des Lagerteils 16 des hydrostatischen

et

Lagers. Bei Wahl des Verhältnisses zwischen der Breite C des Spaltes

5 und dem Abstand C_n zur Unterseite der Vertiefung 14, d.h. ß = C /C„,

K. S it

zu ß = 0,2. . ..0, 7 konnte die wirksamste Drosselwirkung auf der Auslaßseite festgestellt werden. Es sei bemerkt, daß bei gleichen Werten für Spalt 5 und Vertiefung 14 das Verhältnis ß = 0, 5 wird. Bei der Dimensionierung ist einerseits zu berücksichtigen, daß mit Vergrößerung des Durchmessers D der Vertiefung die Druckaufnahmefähigkeit des

Lagerteils 16 erhöht wird; andererseits sollte für die eingangsseitige Drosselung der Durchmesser der Vertiefung vorteilhafterweise mit dem Durchmesser der Düse in einem geeigneten Verhältnis stehen, wobei das mit % - In (D /D )/ In (D /D.) ausgedrückte Verhältnis

el S SL

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dieser Durchmesser günstigerweise zu Λ· = O, 02.. .0 , 06 gewählt wird. Obgleich weiter oben bereits angeführt wurde, daß der Durchmesser D. der Düse 13 vorzugsweise bei 0, 5 mm oder weniger liegen sollte, wenn diese Größe in Beziehung zum Durchmesser D des Lagerteils

et

16 gesetzt wird, konnte für das Verhältnis 0( = D./D der Bereich 0, 0, 001 = ^ = 0, 01 als optimaler Wert ermittelt werden.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lagerteils 17 des hydrostatischen Lagers. In Fig. 5 werden mit Bezugsziffer 18 eine Zuführungsöffnung, mit Bezugs ziffer 19 eine Düse und mit Bezugsziffer 20 eine dem (nicht dargestellten) Tragteil zugewandte Vertiefung gekennzeichnet. Bezugsziffer 21 kennzeichnet die Bohrungen für die Befestigungsschrauben.

In Fig. 6 ist eine Ausführung einer Schlittenführung dargestellt, auf welcher das vorstehend beschriebene hydrostatische Lagerteil angebracht ist. Die Darstellung zeigt als Beispiel eine ζwangsgeführte Lagerung, bei welcher ein Schlitten 22 so ausgelegt ist, daß dieser eine Führung (Tragteil) 23 umfaßt und bei der hydrostatische Lagerleisten 24 , 24 und 24 am Schlitten 22 angebracht sind, um eine

J- et O

Gleitbewegung des Schlittens 22 in einer kontaktlosen Verbindung zwischen Schlitten und Führung zu ermöglichen. Über eine Luftzuführungsbohrung 25 erhalten die innerhalb des Schlittens 22 vorgesehenen Lagerleisten 24 Druckluft zugeführt und lassen die Luft gegen die Führung 23 ausströmen, um auf diese Weise eine Auftriebskraft hervorzurufen.

Fig. 7 zeigt eine zwangsgeführte Schlittenanordnung, die gemäß Fig. ausgebildet ist. Ein Schlitten 27 umgreift eine Führung (Tragteil) 2 6, wobei hydrostatische Lagerleisten 28 an den der Führung 26 zugewandten Innenflächen des Schlittens 27 angebracht sind. Gemäß Fig. 7 wirkt eine Kraft F auf die Oberseite des Schlittens 27, wie dies durch einen Pfeil angedeutet ist. Mit den Bezugsziffern 28 und 28 sind die Lager—

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leisten auf der belasteten Seite und mit den Bezugsziffern 28 und 2 8 auf der lastfreien Seite gekennzeichnet. Die mit den Bezugsziffern 28 und 2 8 bezeichneten Lagerleisten stehen in keinem direkten Zusammenhang mit der Belastung,, sondern sind zur Aufrechterhaltung einer stabilen Gleitbewegung vorgesehen.

Die Fig. 8 und 9 zeigen die Meßergebnisse des Belastungsverhaltens und der Druckverteilung für ein Lagerteil, welches die Drosselung des Strömungsmediums gemäß Fig. 1 nur auf der Einlaßseite vornimmt, für ein Lagerteil, welches die Drosselung des Strömungsmediums gemäß Fig. 3 nur auf der Auslaßseite vornimmt, und für das erfindungsgemäße Lagerteil, welches eine Drosselung des Strömungsmediums sowohl auf der Einlaßseite als auf der Auslaßseite vornimmt, wobei die angeführten Beispiele in der weiter oben beschriebenen Weise ausgebildet sind. Die Benennungen der verschiedenen Größen der Lagerteile wurden in Fig. 6 in der gleichen Weise wie in den Fig. 1 und 3 vorgenommen (so ist beispielsweise der Durchmesser der Düse jeweils mit D. bezeichnet). Um zu miteinander vergleichbaren Meßbedingungen zu kommen, wurden außerdem der Durchmesser D der Lagerteile zu D =

a a

50 mm, die Breite C des Spaltes zu C =5 ,um und der Druck P

S^S/ O

der zugeführten Luft zu 5 Atmosphären gewählt.

In Fig. 8 ist ein einer graphischen Darstellung der Zusammenhang zwischen Verschiebung und Belastung gezeigt, wobei auf der Ordinate die

Belastung F/ (lc* D P /4) und auf der Abszisse der Verschiebungsa ο

koeffizient S = Δ h/C als Verhältnis der Spaltverschiebung Δ h zur vorgegebenen Spaltbreite C aufgetragen ist. Wie die Darstellung zeigt, wird durch Anwendung einer einlaßseitigen und auslaßseitigen Drosselung das erfindungsgemäße Lagerteil in die Lage versetzt, eine Belastung von ungefähr 53 % des insgesamt zugeführten Druckes aufzunehmen, wenn die Breite des Spaltes zu Null wird (d.h. Δ h = C

bzw. £ = I)₅ wie dies aus Kurve a zu entnehmen ist. Wird allein eine

S *—*

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ausgangsseitige Drosselung gemäß Fig. 3 verwendet, wie dies in entsprechender Weise durch die Kurve b_ dargestellt ist, läßt das Lagerteil für S = 1 nur eine Belastung von 40 % zu. Für den Fall, daß nur eine einlaßseitige Drosselung gemäß Fig. 1 eingesetzt wird, kann nur die in Kurve c_ gezeigte Belastung aufgenommen werden. Oder anders ausgedrückt, lassen sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Lagerteils gegenüber Lagerteilen mit ausgangsseitiger oder eingangsseitiger Drosselung trotz gleicher Belastung die Änderungen der Spaltbreite herabsetzen und damit die Stabilität erhöhen. Im Vergleich mit einer Feder bedeutet dies eine Feder mit hohem Elastizitätsmodul, welche dauernd in der Lage ist, eine stabile Belastung aufzunehmen. In den angeführten Ausführungsbeispielen waren die Werte O( , β und \ für das Lagerteil wie folgt angesetzt:

(1) im Fall des erfindungsgemäßen Lagerteils mit einlaßseitiger und auslaßseitiger Drosselung: Oi"= 0,004, ß = 0, 5 und Ά = 0,055;

(2) im Fall des Lagerteils mit auslaßseitiger Drosselung gemäß Fig. 3: O( = 0, 08, ß = 0, 5 und X = 0, 055; und

(3) im Fall des Lagerteils mit einlaßseitiger Drosselung gemäß Fig. 1: D( = 0,04, ß = 1 (Größe der Vertiefung gleich Null).

Fig. 9 zeigt in graphischer Darstellung die Druckverteilung für die· drei beschriebenen Lagerteil-Ausführungen, wobei der Verschiebungskoeffizient 6 aus Fig. 8 mit 0, 8 angesetzt ist, was einer Verschiebung von

80 % in bezug auf die vorgegebene Spaltbreite entspricht. In dieser Darstellung ist auf der Abszisse das Verhältnis zwischen dem Abstand D/2 von der Mitte des Lagerteils zum Umfang und dem Radius D /2

et

des kreisförmigen Lagerteils und auf der Ordinate das Verhältnis P/P zwischen dem Druck im Abstand D/2 und dem zugeführten Druck P aufgetragen. In Fig. 9 sind als ausgezogene Linien die Kurve a der belasteten Seite und die Kurve a der lastfreien Seiten für das Lagerteil

Ct

mit einlaßseitiger und auslaßseitiger Drosselung dargestellt. In ent-

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sprechender Weise beziehen sich die gestrichelten Kurven b_Λ und b

auf das Lagerteil gemäß Fig. 3 mit auslaßseitiger Drosselung, wobei

Kurve b für die belastete Seite und Kurve b für die lastfreie Seite 1 Λ

eines solchen Lagerteils gilt. Des weiteren beziehen sich die als strichpunktierte Linien dargestellten Kurven c und c auf die belastete

JL Λ

Seite und die lastfreie Seite des Lagerteils gemäß Pig. I mit einlaßseitiger Drosselung. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, besteht im Fall des Lagerteils gemäß Fig 1 mit einlaßseitiger Drosselung nur ein sehr geringer Druckunterschied zwischen der belasteten Seite c und der lastfreien Seite c_o des Lagerteils, womit die mit Kurve c in Fig. angezeigte Belastung nicht aufgenommen werden kann. Für das erfindungsgemäße Lagerteil mit einlaßseitiger und auslaßseitiger Drosselung und für das bekannte Lagerteil gemäß Fig. 3 mit auslaßseitiger Drosselung sind die Werte der Druckverhältnisse für die belasteten Seite im wesentlichen gleich. Für die lastfreie Seite ist jedoch das Druckverhältnis des erfindungsgemäßen Lagerteils gegenüber dem Lagerteil mit auslaßseitiger Drosselung beträchtlich herabgesetzt. Im speziellen beträgt das Druckverhältnis unmittelbar unterhalb der Düse nur 0,7. Dies dürfte dem Umstand zuzuschreiben zu sein, daß bei Einwirkung einer Belastung der Spalt auf der lastfreien Seite des Lagerteils im Vergleich zur Größe der Vertiefung vergrößert und clarüberhinaus die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch die einlaßseitige Drosselung begrenzt wird, wodurch die Luft.über den vergrößerten Spalt abfließen kann,, um den Druck auf der lastfreien Seite abzubauen. Dementsprechend ruft bei Anwendung einer solchen zwangsgeführten Lagerung die Druckdifferenz zwischen der belasteten Seite und der lastfreien Seite des Lagerteils eine Kraft hervor, welche zur Aufnahme der Last zur Verfügung steht. Im Fall des erfindungsgemäßen Lagerteils wird deshalb innerhalb des mit ausgezogenen Linien schraffierten Bereichs A eine Druckdifferenz hervorgerufen, welche das Bereitstellen einer Tragkraft kennzeichnet, y/ährend im Fall des Lagerteils mit auslaßseitiger Drosselung einer Tragkraft nur innerhalb des rait gestrichelten Linien schraffierten Bereichs B bereitgestellt v/ird. -

Um gleiche Bedingungen zu schaffen ist hierbei der Wert 9\> für beide Lagerteile mit 0,055 gewählt.

Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Lagerteil die Aufrechterhaltung des Drucks durch die auslaßseitige Luft drosselung bewirkt, während die einlaßseitige Drosselung nur eine Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit vornimmt. Dementsprechend ist das er-findungsgemäße Lagerteil in Aufbau und Funktionsweise verschieden von dem in Fig. 3 gezeigten Lagerteil, bei welchem eine Kammer vorgesehen ist, damit der Druck durch die einlaßsseitige Drosselwirkung aufrechterhalten wird. Um auf diese Weise eine kammerartige Ausdehnung der Luft und gleichzeitig eine Aufrechterhaltung des Druckes zu bewirken, ist es notwendig, daß ein großes inneres Volumen bereitgehalten wird, wozu die Tiefe der Kammer wenigstens zu einigen hundert .um gewählt werden muß. Damit ergibt sich für die Tiefe der Kammer etwa der hundertfache Betrag gegenüber der Spaltbreite von einigen,um zwischen Lagerteil und Tragteil. Dementsprechend ist die Luftmenge in der Kammer in starkem Maße von geringen Änderungen des Spaltes abhängig, ganz im Gegensatz zur Luft in der Vertiefung des erfindungsgemäßen Lagerteils. Dieser Sachverhalt ist darin begründet, daß die Kammer keine auslaßseitige Drosselwirkung sondern nur eine einlaßseitige Drosselwirkung aufweist; somit werden auch für den Fall, daß ein so ausgebildetes Lagerteil auf der belasteten Seite oder auf der lastfreien Seite angebracht ist, Kurven mit ähnlich abfallendem Druckverlauf wie die Kurven C₁ und c von Fig. 9 erhalten, wodurch keine ausreichend große Druckdifferenz verfügbar gemacht werden kann. Wie bereits angeführt ist die Ausdehnung der Luft in der Kammer außerdem für die Selbsterregung von Schwingungen verantwortlich, während in der erfindungsgemäßen Ausführung des Lagerteils kein solches inneres Volumen durch eine Kammer vorgesehen ist, welches eine Ausdehnung und damit eine Wirbelbildung der Luft bewirken könnte. Somit besteht keine Möglichkeit zur Selbsterregung von Schwingungen; stattdessen

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wird eine stabile Lastaufnahrne und Gleitbewegung ermöglicht.

In der vorstehend gegebenen Beschreibung wurde ein Ausführungsbeispiel einer zwangsgeführten Schlittenlagerung dargestellt, bei welcher hydrostatische Lagerleisten an einem Schlitten angebracht sind, wobei diese Lagerleisten auch an der Führung (Tragteil) angebracht oder als Teil des Schlittens oder der Führung in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sein können. Auch für den Fall, daß die hydrostatischen Lagerleisten bei einer Schwebe vorrichtung Verwendung finden, bei der ein nur auf der Lastseite mit Lagerleisten versehene Schlitten für eine berührungsfreie Bewegung gegenüber der Führung ausgebildet ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit durch die einlaßseitige Drosselwirkung begrenzt, um so den Schwebeabstand gering zu halten und damit eine stabile Lagerung ohne selbsterregte Schwindungen zu ermöglichen.

Obgleich in der vorstehend gegebenen Beschreibung Luft als Strömungsmedium angenommen wurde, lassen sich auch nichtkomprimierbare Strömungsmedien wie Öl oder dgl. für das erfindungsgemäße Lagerteil verwenden, wobei auch hiermit eine erhöhte Stabilität und eine stabile Betriebsweise erreicht werden können.

Unter Verwendung des oben beschriebenen Aufbaus nutzt das hydrostatische Lager die kombinierte Wirkung der einlaßseitigen und auslaßseitigen Drosselung auf und weist damit gegenüber bekannten hydrostatischen Lager eine höhere Stabilität und eine größere Belastbarkeit auf. Darüberhinaus sind die auftretenden Sp alt änderungen gering, und da durch das Strömungsmedium keine Wirbel hervorgerufen werden und somit keine selbsterregte Schwingungen auftreten können, wird eine stabile Arbeitsweise erreicht.

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Die Ausführungsformen nach Fig. 10 bis 15 stellen eine vorteilhafte Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausbildung eines hydrostatischen Lagers dahingehend dar, daß die Anzahl der Luftzuführungsbohrungen erhöht wurde, um die Belastbarkeit und .Stabilität des Lagers weiter zu erhöhen.

Fig. 10 zeigt in einer Schnittdarstellung das hydrostatische Lager in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung. Diese Darstellung ist im wesentlichen der in Fig. 4 gegebenen Darstellung ähnlich, wobei jedoch das Lager, gemäß Fig. 11, zusätzlich zur mittigen Luftzuführungsbohrung 13 vier periphere Luftzuführungsbohrungen 100 bis 103 aufweist, welche auf einem zur mittleren Luftzuführungsbohrung 13 zentrischen Kreisumfang mit dem Radius r angeordnet und durch gleiche Winkelbeträge voneinander getrennt sind. Die Anzahl der Luftzuführungsbohrungen 100 bis 103 ist nicht auf vier begrenzt, sondern kann vier oder mehr betragen. Durch das Anbringen der peripheren Luftzuführungsbohrungen 100 bis 103 wird ein hydrostatisches Lager erreicht, welches, wie Fig. 12 zeigt, im Gegensatz zum Verlauf (I) der Druckverteilung des Lagers gemäß Fig. 4, einen erhöhten Gesamtdruck aufweist, wie dies durch den Verlauf (II) der Druckverteilung entlang des Schnittes a-a und durch den Verlauf (III) der Druckverteilung entlang des Schnittes b-b ausgedrückt wird, wodurch eine verbesserte Belastbarkeit und Stabilität des Lagers erreicht wird.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei die- , ser Ausführung sind die peripheren Luftzuführungsbphrungen 100 bis 103 durch eine kreisförmig verlaufende Nut 104 untereinander verbunden, welche zentrisch zur Luftzuführungsbohrung 13 angeordnet ist. Dies Nut kann in verschiedener Weise, so z.B. V-förmig, U-förmig oder kreisförmig, ausgebildet sein. Das Produkt Nutbreite (Ψ) χ Tiefe b sollte jedoch vorzugsweise 0, 01 bis 0, 03 χ 0, 01 bis 0, 03 betragen. Durch Anbringen einer solchen Nut 104 läßt sich die interne

Druckverteilung des Lagers symmetrischer zur Mittenachse ausbilden. Dieses Verhalten wird durch Fig. 14 deutlich, worin mit IV die Druckverteilung längs des Schnittes a-a gemäß Fig. 13 und mit V die Druckverteilung längs des Schnittes b-b dargestellt ist. Fig. 15 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die mittlere Luftzuführungsbohrung 13 über die Nuten 105 mit den peripheren Luftzuführungsbohrungen 100 bis 103 verbunden sind. Durch die verbesserte Symmetrie zur Mittenachse wird eine erhöhte Belastbarkeit und Stabilität erreicht.

Die Erfindung läßt sich dahingehend zusammenfassen, daß ein hydrostatisches Lager beschrieben wird, dessen Belastbarkeit und Stabilität im Vergleich zu bekannten Ausführungen hydrostatischer Lager erhöht sind. Zur Erhöhung seiner Belastbarkeit und Stabilität weist das erfindungsgemäße hydrostatische Lager periphere Luft zuführung sbohrungen auf, welche im wesentlichen auf dem gleichen,zentrisch zu einer mittleren Luftzuführungsbohrung und zentrisch zu einer Vertiefung verlaufenden Kreisumfang angeordnet sind.

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L e e r s e i t

Claims

BLUMBACH · VvESEF-? . CS-RGEN · KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patontconsult Radeclceslraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

Canon K. K. Case

Tokyo, Japan

Hydrostatisches Lager P at e nta nsp rüc he

ί ^Hydrostatisches Lager.

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- erste und zweite gegeneinander bewegliche Teile;

- eine in dem. ersten Teil ausgebildete, dem zweiten Teil zugewandte Vertiefung;

- eine zentrale Luftzuführungsbohrung, die im wesentlichen mittig bezüglich der Vertiefung angeordnet ist; und

- eine Vielzahl von peripheren Luftzuführungsbohrungen, welche in der Vertiefung auf einem im wesentlichen gleichen, gegenüber der zentralen Luftzuführungsbohrung zentrisch angeordneten Kreisumfang angeordnet sind.
2. Hydrostatisches Lager nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß vier oder mehr periphere Luftzuführungsbohrungen vorgesehen sind.
3. Hydrostatisches Lager nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen den peripheren Luftzuführungsbohrungen eine flache Nut ausgebildet ist.

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. ■ P. Bergen Prof. Dr. jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. bis 1979 · G. Zwirr.er Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Hydrostatisches Lager, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zentralen Luftzuführungsbohrung und den peripheren Luftzuführungsbohrungen eine flache Nut ausgebildet ist.

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