DE3322007A1

DE3322007A1 - Selbstausgleichendes lager fuer maschinenwellen

Info

Publication number: DE3322007A1
Application number: DE19833322007
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dipl Ing Conrad; Walter-Bernd Dipl Ing Schott
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-06-18
Filing date: 1983-06-18
Publication date: 1984-12-20

Description

Selbstausgleichendes Lager für Maschinenwellen
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem selbstausgleichenden Lager für Maschinenwellen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein solches Lager ist bereits aus der DE-OS 23 42 747 bekannt. Das dort verwendete elastische Zwischenelement besteht aus einem Vollgummiring oder aus mehreren Segmenten, beispielsweise in Form von Vollgummi- oder Kunststoffkugeln, die zwischen der Lagerbuchse und dem Stützteil eingebettet sind. Mit dieser Lagerung soll in kostengünstiger Weise err-eicht werden, daß die Lagerbuchse infolge der Nachgiebigkeit des elastischen Zwischenteils innerhalb eines bestimmten Schwenkbereichs in der Aufnahme des Stützteils kippbar ist. Der radiale Lagerdruck wird auf das Stützteil übertragen und von diesem aufgenommen. Gleichzeitig soll die elastische Lagerung der Maschinenwellenbuchse Fluchtungsfehler gegenüber einer zweiten Lagerbuchse ausgleichen. Zusätzlich wird eine Dämpfung der Laufgeräusche der Welle e-rreicht,. wobei eine Übertragung der Laufgeräusche auf das Stützteil verhindert wird. Bei diesem bekannten Lager wird die Federkonstante ausschließlich von der Elastizität des für das Zwischenelement verwendeten Materials bestimmt und ist nicht veränderbar.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Lager mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es ein radiales und axiales Überfedern der Maschinenwelle gestattet, wobei die Federkonstante des elastischen Zwischenelements über den Druck des gasförmigen Mediums im Innern des Hohlkörpers stufenlos veränderbar und einstellbar ist. Dadurch können Federung und Dämpfung in optimaler Weise den jeweiligen Gegebenheiten und Erfordernissen angepaßt werden. Ebenso wie bei dem bekannten Lager ist der gasgefüllte Hohlkörper bestrebt, die Maschinenwelle zu zentrieren, so daß Rotationsunwuchten der Welle sowie Axialdrücke und Vibrationen, die von einem auf der Welle sitzenden Werkzeug bei einem Bearbeitungsvorgang verursacht werden können, wirksam gedämpft werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Lagers möglich. So ist es im Hinblick auf eine einfache Bauweise der Lageranordnung zweckmäßig, den Hohlkörper zwischen zwei Flanschringen anzuordnen, von denen der eine Ring an der Lagerbuchse und der andere Ring an dem Stützteil befestigt ist. Eine Anordnung, die sich durch besondere Stabilität auszeichnet und sowohl Radial- als auch Axialkräften gleich gut gewachsen ist, läßt sich ferner dadurch erzielen, daß der Hohlkörper eine rechteckigen Querschnitt aufweist und die Flanschringe ein daran angepaßtes, U-föreines Querschnittsprofil haben.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Die Figur zeigt einen Schnitt durch die beiden Lagerstellen einer mit einem Fräswerkzeug bestückten Werkzeugspindel.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels In der Figur ist mit 10 eine Lagerstelle bezeichnet, die ein Stützteil 11 in Form eines Hohlzylinders aufweist.
Dieses Stützteil kann in einem nicht dargestellten Maschinengestell verstellbar angeordnet sein. An seinem unteren Ende hat das Stützteil 11 eine Ausdrehung 12, in der ein Metall-Flanschring 13 befestigt, beispielsweise eingepreßt, ist. Konzentrisch zum Ring 13 und mit einem vorgegebenen radialen Abstand von diesem ist ein weiter Metall-Flanschring 14 mit kleinerem Durchmesser angeordnet, der das Ende einer Lagerbuchse 15 umschließt.
Der Ring 14 hat einen scheibenförmigen Fortsatz 16, der an der Stirnseite 17 der Lagerbuchse 15 anliegt. Die Teile 14, 16 sind an der Lagerbuchse 15 befestigt, beispielsweise aufgepreßt, verlötet oder verschweißt. Der Fortsatz 16 hat eine zentrisch angeordnete runde Öffnung 18, die von einer Maschinenwelle 19 durchgriffen wird. Im Ausführungsbeispiel ist die Maschinenwelle eine Werkzeugspindel, die mit einem Fräswerkzeug 20 bestückt ist.
Die Ringe 13, 14 haben ein U-förmiges Querschnittsprofil und dienen zur Aufnahme eines aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Gummi, bestehenden ringförmigen' geschlossenen Hohlkörpers 21 in Form eines Schlauches, der die Lagerbuchse 15 gegenüber dem Stützteil 11 elastisch zentriert. Der Hohlkörper 21 kann zwischen die beiden Flanschringe 13, 14 einvulkanisiert sein und stellt eine federnde Verbindung zwischen den Teilen 11 und 15 her. Die Welle 19 hat dabei die Möglichkeit, in allen Richtungen zu überfedern, Belastungen der Welle 19 werden von dem Hohlkörper 21 elastisch abgefangen, wobei dieser dafür sorgt, daß die Welle beim Aufhören der Belastungen wieder selbsttätig in eine definierte Axial- und Radiallage zurückkehrt.
Der im Ausführungsbeispiel rechteckförmigen Querschnitt aufweisende Hohlkörper 21 ist mit einem unter Überdruck stehenden gasförmigen Medium, vorzugsweise mit komprimierter Luft, gefüllt. Durch entsprechende Wahl des Innendrucks kann die Federkonstante des Hohlkörpers stufenlos verändert und dadurch die Lageranordnung an unterschiedliche Belastungen optimal angepaßt werden. Der jeweils zu wählende Innendruck kann dabei in Abhängigkeit von der Drehzahl der Welle 19, der Beschaffenheit des zu bearbeitenden Materials, der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs und weiterer Parameter so gewählt und eingestellt werden, daß Vibrationen und Unwucht des Werkzeugs in bestmöglicher Weise gedämpft und auf die Welle einwirkende Biege- und Druckmomente absorbiert werden.
Der Hohlkörper 21 hat einen Füllschlauch 22, der durch Öffnungen 23 und 24 in dem Ring 13 bzw. im Stützteil 11 nach außen geführt ist. Der Schlauch 22 ist über ein Ventil 25 an eine nicht dargestellte Füllanlage, beispielsweise eine Preßluftanlage, angeschlossen.
Wie aus der Figur ersichtlich, ist zwischen der Lagerbuchse 15 und dem Stützteil 11 im Bereich des oberen Endes dieser Teile ein zweites Axial- Radiallager 26 angeordnet, das eine Auslenkung der Lagerbuchse 15 sowie eine Bewegung derselben in Richtung der Spindelachse gestattet. Diese zweite Lagerstelle ist als spärisches Loslager ausgebildet.
Es hat einen Ring 27 mit einer zentrischen Bohrung 28, in welcher die Lagerbuchse 15 für die Spindel 19 axial verschiebbar geführt ist. Der Ring 27 ist mit einer balligen Außenfläche 29 versehen, die an einer entsprechend geformten, hohlkugelartigen Fläche 30 einer an dem Stützteil 11 befestigten Lagerpfanne 31 anliegt. Bei Auftreten von Axialkräften an der Spindel 19 kann sich die Lagerbuchse 15 in der Bohrung 28 des Rings 27 verschieben, während Krafteinwirkungen in radialer Richtung, die ein Kippen der Lagerbuchse 15 verursachen, eine entsprechende Bewegung des Rings 27 in der Lagerpfanne 31 zur Folge haben.
Anstelle des beschriebenen Metall-Kalottenlagers könnte als zweite Axial- Radiallager auch eine Anordnung Verwendung finden, die gleich oder ähnlich ausgebildet ist wie die Lagerstelle 10.
Als Material für den Hohlkörper eignet sich neben Gummi auch gasdichte Kunststoffe, die keine oder nur eine geringe Eigenlastizität und Eigenstabilität haben. In diesem Falle werden Verformungen des Hohlkörpers durch auf die Werkzeugspindel einwirkende Kräfte von dem im Innern des Hohlkörpers befindlichen Gaspolster federnd aufgefangen.
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Claims

Ansprüche Selbst ausgleichendes Lager für Maschinenwellen, insbesondere Werkzeugmaschinenspindeln, bei welchem zwischen einer eine Welle aufnehmenden Lagerbuchse und einem Stützteil für die Lagerbuchse ein elastisches Zwischenelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisches Zwischenelement ein ringförmiger, geschlossener Hohlkörper (21) aus vorzugsweise elastischem Material dient, der mit einem unter Überdruck stehenden, gasförmigen Medium, vorzugsweise mit komprimierter Luft, füllbar ist.
2. Selbstausgleichendes Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (21) zwischen zwei Flanschringen (13, 14) sitzt, von denen der eine Ring (14) an der Lagerbuchse (15) und der andere Ring (13) an dem Stützteil (11) befestigt ist.
3. Selbstausgleichendes Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (21) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist und die Flanschringe (13, 14) ein daran angepaßtes, U-förmiges Querschnittprofil haben.
4. Selbstausgleichens Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (21) einen ein Ventil (25) aufweisenden Füllschlauch (22) hat, der an eine Füllanlage, beispielsweise eine Preßluftanlage, anschließbar ist.
5. Selbstausgleichendes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lagerbuchse (15) und dem Stützteil (11) ein zweites Axial-Radiallager (26) mit Abstand von dem den Hohlkörper (21) enthaltenden Lager (10) angeordnet ist, das eine Auslenkung der Lagerbuchse (15) sowie eine Bewegung derselben in Richtung der Wellenachse gestattet.
6. Selbstausgleichendes Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager (26) als sphärisches Loslager ausgebildet ist, das aus einem die Lagerbuchse (15) aufnehmenden Ring (27) mit balliger Außenfläche (29) und einer am Stützteil (11) angeordneten Lagerpfanne (31) für den Ring besteht.