DE3905385C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Festlegen von Lagerringen oder dergleichen auf einer Spindel in axialer Rich­ tung, mit einer Einstellmutter, die aus einem auf der Spindel verschraubbaren Gewindeabschnitt, der Mittel zur Lagesicherung der Einstellmutter gegenüber der Spindel aufweist, und einem axial an den Gewindeabschnitt anschließenden Hülsenabschnitt besteht, der mit Spiel die Mantelfläche der Spindel umgibt und dessen freie Stirnfläche an dem Lagerring oder dergleichen anliegt.

Eine derartige Vorrichtung ist durch offenkundige Vorbenutzung bekanntgeworden.

Derartige Einstellmuttern werden dazu verwendet, bei Arbeits­ spindeln von Werkzeugmaschinen das Axial- und Radial-Laufspiel der Lager einzustellen. Sind Werkstücke großer Formgenauigkeit, bestimmter Oberflächengüte und exakter Maßgenauigkeit zu fer­ tigen, so werden an die Laufgüte einer Arbeitsspindel hohe Anforderungen gestellt. Die Laufgüte der Arbeitsspindel hängt aber unter anderem von der Laufgenauigkeit der Lager im einge­ bauten Zustand ab. Dazu ist in besonderem Maße die Planlaufge­ nauigkeit aller seitlichen Anlageflächen am Lager zu zählen. Über eine Einstellmutter wird das Lager der Arbeitsspindel vorgespannt und die Einstellmutter liegt über eine Stirnfläche an der Kreisringfläche des Lagers an. Die mit großer Präzision gefertigten Genauigkeitslager können einer Arbeitsspindel aber nur dann eine hohe Laufgüte vermitteln, wenn alle Einzelteile der Arbeitsspindel entsprechend der Maßgenauigkeit der Lager gefertigt und exakt axial festgelegt sind.

Bei der bekannten Vorrichtung ist an einen sehr kurzen Hülsen­ abschnitt ein Gewindeabschnitt angesetzt, über den die Einstell­ mutter mit der Spindel verschraubt ist. Der Hülsenabschnitt muß ein Spiel aufweisen, damit die Einstellmutter auf der Spin­ del verschiebbar ist, bis das Gewinde der Einstellmutter in das Spindelgewinde greift. Dadurch besteht die Gefahr, daß sich die Verschraubung nachteilig für die gewünschte, zur Spin­ delachse orthogonale Einstellung der Stirnfläche der Einstell­ mutter auswirkt. Die Lebensdauer des Lagers wird damit verkürzt, die Laufgüte der Spindel verschlechtert sich und Fertigungsge­ nauigkeiten an zu bearbeitenden Werkstücken können nicht ein­ gehalten werden.

Für die Verspannung von Genauigkeitslagern sind weiterhin auch Kreuzlochmuttern, gegenseitig verspannte Kreuzlochmuttern, Nutmuttern mit Sicherungsblech, aufgesägte Kreuzlochmuttern mit tangential angeordneter Spannschraube, Kreuzlochmuttern mit Zungenstück und Spannschraube, Stirnlochmuttern mit Radial­ schlitz und Spannschraube usw. bekanntgeworden, bei denen sich jeweils ein Flankenspiel zwischen Muttergewinde und Spin­ delgewinde einstellt. Die Planlage der Stirnfläche dieser Mut­ tern an der Anlagefläche des Lagers ist somit nicht gewähr­ leistet, weil sich durch das Flankenspiel die Achsen der Muttern und der Spindel zueinander verlagern können. Dies ermöglicht ein Kippen der Stirnflächen der Muttern gegenüber der Quer­ schnittsfläche der Spindel.

Weiterhin ist eine Einstellmutter bekanntgeworden, die rota­ tionssymetrisch aus einem Stück gefertigt ist und Innen- und Außeneinstiche aufweist, die die Einstellmutter in einen Spann­ teil und einen Konterteil aufteilen. Axial sind Konter- und Spannteil der bekannten Einstellmutter über Spannschrauben miteinander verbunden. Beim Anziehen der Spannschrauben werden Konter- und Spannteil einander näher gebracht und auf diese Art und Weise kann ein zwischen Spindel- und Muttergewinde bestehendes Flankenspiel verändert werden. Durch ein Anziehen der Spannschrauben kann dies aber nicht definiert erfolgen. Weiterhin erhält die bekannte Einstellmutter durch die schon erwähnten Einstiche eine axiale Elastizität, die einer gewünsch­ ten und angestrebten festen Plananlage der Stirnfläche der Einstellmutter an der entsprechenden Anlagefläche des Lagers nicht entspricht. Ferner ist die plane Anlage der Stirnflächen Einstellmutter/Lager in starkem Maße von der Gewindegenauigkeit und der Verformung durch die Spannschrauben abhängig.

Schließlich sind noch Paßverbände in Form von Hülsen, Stufen­ hülsen und Stufenringen bekanntgeworden, die geeignet sind, Lager in axialer Richtung festzulegen. Mechanische Dehnhülsen oder Hydrodehnhülsen haben jedoch den Nachteil, daß sie nur mit entsprechend aufwendigen Hilfsmitteln in die gewünschte Lageposition gebracht werden können. Eine exakte Überprüfung des Ist-Anlagezustandes der Hülse am Lager ist nicht möglich und ein Lösen bzw. eine Justierung der Hülse auf der Spindel kann nur unter umfangreichen Vorkehrungen erfolgen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Vorspannung eines Lagers durch eine hochgenaue Plananlage der freien und dem Lager zugewandten Stirnfläche der Einstellmutter an der Lageranlagefläche erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hülsenabschnitt seiner Länge nach mindestens gleich dem halben Durchmesser der Spindel im Bereich des Hülsenabschnitts ist und daß radial zwischen dem Hülsenabschnitt und der Spindel wirkende Querspannmittel vorgesehen sind, um die Innenumfangs­ fläche des Hülsenabschnitts mit der Mantelfläche der Spindel einseitig zur Anlage zu bringen, wodurch die freie Stirnfläche des Hülsenabschnitts eine Lage senkrecht zur Spindelachse ein­ nimmt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat damit den wesentlichen Vorteil, daß sich die Stirnkreisringfläche des Hülsenabschnittes der Einstellmutter immer rechtwinkelig zur Spindelachse dar­ stellt. Damit kann eine hochgenaue Plananlage der Einstellmutter am entsprechenden Lager erreicht werden. Die Laufgüte einer in Wälzlagern laufenden Spindel entspricht dadurch Anforderungen, die gewährleisten, daß Werkstücke dauerhaft innerhalb gleich­ bleibender, enger Fertigungstoleranzen bearbeitet werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Querspannmittel Querspannschrauben und der Hülsenabschnitt weist Bohrungen für die Aufnahme der Querspannschrauben und Zwischenlagen auf, die auf der der einseitigen Anlage gegenüberliegenden Seite des Hülsenabschnitts, bevorzugt um einen Winkel von ungefähr 60° zueinander versetzt, angeordnet sind.

Dies hat den Vorteil, daß der Hülsenabschnitt am entsprechen­ den Spindelabschnitt achsparallel zur Anlage gebracht werden kann. Ein nicht zu starkes Anziehen der Querspannschrauben erlaubt ein weiteres axiales Verschieben der erfindungsgemäßen Einstellmutter auf der Spindel und nach dem Einstellen einer gewünschten Lagervorspannung können die Querspannschrauben soweit angezogen werden, daß sie den Hülsenabschnitt ortsfest fixieren.

Weiterhin ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung am freien Ende des Gewindeabschnittes ein Zylinderstift vorgesehen, der in eine Aussparung eines Ringfixierteiles ragt, wobei das Ringfixierteil Klemmittel zur Lagesicherung des Zylinderstiftes aufweist.

Mit dieser Maßnahme kann die erfindungsgemäße Einstellmutter vorteilhaft gesichert werden, so daß die Verbindung Spindel/Ein­ stellmutter einerseits auch bei Erschütterungen ihre Lageposi­ tion beibehält und andererseits schnell zur Nachjustierung der Lagervorspannung gelöst oder verändert werden kann.

Wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung das Ringfixier­ teil über Senkschrauben, die in äquidistante Einsenkungen auf der Mantelfläche der Spindel greifen, mit der Spindel fest verbunden, so ergibt sich der Vorteil, daß, je nach Lage des Zylinderstiftes am Umfang der Spindelwelle, die Aussparung auf den Zylinderstift hin ausgerichtet werden kann. Weiterhin kann das Ringfixierteil schnell, fest und erschütterungsfest auf der Spindelwelle angebracht werden.

Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Gewindeabschnitt in einen Konter- und Spannteil unterteilt, die über Spannschrauben miteinander verbunden sind.

Damit wird eine sichere und kostengünstige konstruktive Lösung zum einmaligen axialen Feststellen von Teilen, wie z. B. Hülsen, Federn usw. erreicht.

Als Weiterbildung der Erfindung können Bohrungen an dem Hülsen­ abschnitt diametral angeordnet sein.

Dies hat den Vorteil, daß eine möglicherweise noch störende Unwucht an der erfindungsgemäßen Einstellmutter kompensiert werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können ferner Lager aus mehreren hintereinander angeordneten Lagerpaaren oder dazwischen angeordneten Distanzringen exakt vorgespannt werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt, wie sie auf einer Spindel angebracht ist;

Fig. 2 einen Schnitt II-II gemäß Fig. 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt III-III gemäß Fig. 1 der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie einen Distanzring auf einer Spindel axial festlegt.

Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand teilweise nicht maßstabsgerecht. Einzelne Bauteile sind teilweise vergrößert dargestellt, damit ihr Aufbau besser gezeigt werden kann. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Ein­ stellmutter ist nicht auf die dargestellte Lagerart beschränkt, sondern sie läßt sich auch in Verbindung mit anderen Lagerarten einsetzen.

Mit 1 ist in Fig. 1 eine Einstellmutter 2 gezeigt, wie sie auf einer Spindel 3, z. B. einer Arbeitsspindel, gehalten ist. Ein Gehäuse 4 nimmt Lager 5, z. B. Schrägkugellager mit einem Distanzring, auf, an dessen eine Seite die erfindungsgemäße Einstellmutter 2 angrenzt. Mit einer Stirnfläche 6 eines Hülsen­ abschnittes 7, der in einen Gewindeabschnitt 8 übergeht, liegt die Einstellmutter 2 plan am Innenring des äußeren Lagers an. Der Hülsenabschnitt 7 weist Bohrungen 9 auf, die geeignet sind, Querspannschrauben 10 und Zwischenlagen 10′ aufzunehmen. Die Zwischenlagen 10′ können zum Beispiel aus Kunststoff oder Mes­ sing gefertigt sein und dienen dazu, die Oberfläche der Spindel 3 zu schützen. Die Bohrungen 9 sind zur übersichtlicheren Dar­ stellung der Erfindung in der Fig. 1 um α = 30° in Kreisrichtung nach oben versetzt. Über die Querspannschrauben 10 wird der Hülsenabschnitt 7 an der Mantelfläche der Spindel 3 achsparallel zur Anlage gebracht. Durch das Anziehen der Querspannschrauben 10 ergibt sich zwischen der Innenumfangsfläche des Hülsenab­ schnitts 7 und der Mantelfläche der Spindel 3 ein Spiel 11.

Die Länge des Hülsenabschnittes 7 ist bei der erfindungsgemäßen Einstellmutter 2 so zu wählen, daß seine Länge mindestens gleich dem halben Durchmesser der Spindel 3 im Bereich des Hülsenab­ schnitts 7 ist.

Die Querspannschrauben 10 werden nur soweit vorgespannt, daß sich die Einstellmutter 2 mittels eines Schlüssels, der in eine Radialbohrung 12 des Gewindeabschnittes 8 eingreift, axial verschieben läßt. Der Gewindeabschnitt 8 greift mit der der Spindel 3 zugewandten Seite in ein Gewinde 13, das auf einem Abschnitt der Spindel 3 vorgesehen ist.

An einem weiteren Abschnitt der Spindel 3 sind Einsenkungen 15 vorgesehen, die äquidistant am Umfang der Spindel 3 angeordnet sind. Über den Einsenkungen 15, z. B. sacklochförmigen Bohrun­ gen, kann ein Ringfixierteil 16 zur Anlage auf der Spindel 3 kommen, das eine Aussparung 17 aufweist, in die ein Zylinder­ stift 18 ragt. Der Zylinderstift 18 ist z. B. mittels einer Preßpassung im Gewindeabschnitt 8 der Einstellmutter 2 gehal­ ten. Mit in der Fig. 1 nicht dargestellten Klemmitteln kann der Zylinderstift 18 in der Aussparung 17 ortsfest und unver­ rückbar gehalten werden.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt II-II der Fig. 1 dargestellt. Über die Querspannschrauben 10 ist der Hülsenabschnitt 7 an der Spindel 3 fest, aber noch axial bewegbar zur Anlage gebracht. Dabei ergibt sich das Spiel 11. Die Querspannschrauben 10 sind bevorzugt in einem Winkel von 30° zur aus der Fig. 2 entnehmbaren Vertikalen angeordnet. Über die Verspannung mit den Querspannschrauben 10 sind die Achsen des Hülsenabschnittes 7 und der Spindel 3 exzentrisch und paral­ lel angeordnet. Die Innenumfangsfläche des Hülsenabschnittes 7 kommt mit der Mantelfläche der Spindel 3 teilweise zur Anlage. Mit gestrichelten Linien sind die Radialbohrungen 12 in der Figur gezeigt. Mit der Hilfe eines Verstellschlüssels, der in die Radialbohrungen 12 eingreift, kann die Einstellmutter 2 auf der Spindel 3 axial verschoben werden.

In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Ringfi­ xierteil 16 im Schnitt III-III der Fig. 1 gezeigt. Die Spindel 3 zeigt im Schnitt dreieckförmigen Einsenkungen 15, wie sie äquidistant auf der Umfangsfläche der Spindel 3 angeordnet sind. Das Ringfixierteil 16 zeigt die Aussparung 17 und zeigt ferner, wie der Zylinderstift 18 von Klemmschrauben 19, 20 ortsfest gehalten ist. Das Ringfixierteil 16 nimmt ferner Senk­ schrauben 21, 22 auf, die in die Einsenkungen 15 ragen. Durch das Lösen der Senkschrauben 21, 22 kann das Ringfixierteil 16 auf der Spindel 3 gedreht werden.

Die erfindungsgemäße Einstellmutter 2 kann schnell und einfach nachjustiert werden und auch gegen Erschütterungen auf der Spindel 3 sicher fixiert werden. Mit der Einstellmutter 2 ist eine schnelle und einfache Montage wie auch Demontage möglich. Wälz- oder Gleitlagerlaufspiele können mit höchster Genauigkeit eingestellt werden und es erfolgt zugleich eine zuverlässige Sicherung. Die plane Anlage der Stirnfläche 6 an einer geeigne­ ten Anlagefläche des äußeren Lagers ist von der Genauigkeit des Gewindes 13 unabhängig. Dies deshalb, weil durch eine ge­ eignete Auswahl der Hülsenabschnittslänge die Stirnfläche 6 immer rechtwinkelig zur Spindelachse geführt werden kann.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsge­ mäßen Vorrichtung mit einer Einstellmutter 25. Die Einstellmut­ ter 25 legt in axialer Richtung auf einer Spindel 26 einen Distanzring 27 axial fest. Die Einstellmutter 25 besteht aus einem Hülsenabschnitt 28 der gegenüber der Spindel 26 ein Spiel aufweist und einem Gewindeabschnitt 29. Die Länge des Hülsen­ abschnittes 28 ist bei der erfindungsgemäßen Einstellmutter 25 so zu wählen, daß seine Länge mindestens gleich dem halben Durchmesser der Spindel 26 ist. Im Gewindeabschnitt 29 sind Radialbohrungen 30 vorgesehen. Mit der Hilfe eines geeigneten Stellschlüssels, der in die Radialbohrung 30 eingreift, kann die Einstellmutter 25 auf der Spindel 26 axial verschoben wer­ den. Am Hülsenabschnitt 28 sind Bohrungen 31, 32, zur deutli­ cheren Darstellung in der Figur um α = 30° in Kreisrichtung nach oben versetzt, vorgesehen, die geeignet sind, Schrauben 31′, 32′ aufzunehmen, die durch ein geeignetes Anziehen den Hülsenabschnitt 28, der ein Spiel 28′ aufweist, an der Mantel­ fläche der Spindel 26 fest, aber noch verschiebbar zur Anlage bringen. Die Schrauben 31′, 32′ weisen an ihrem zur Spindel 26 gerichteten Ende Zwischenlagen auf, die bei einem Verspannen des Hülsenabschnitts 28 mit der Spindel 26 die Oberfläche der Spindel 28 vor Beschädigungen schützen. Über die feste Anlage des Hülsenabschnittes 28 an der Spindel 26 ist gewährleistet, daß die Planfläche 33 orthogonal zur Spindelachse an der An­ lagefläche des Distanzringes 27 zur Anlage kommt. Mittels Spann­ schrauben 34 kann der Gewindeabschnitt 29, der durch ringförmige Schlitze 35, 35′ in einen Spannteil 36 und einen Konterteil 37 unterteilt ist, so stark in sich verspannt werden, daß ein ungewolltes Lösen der Schraubverbindung auch bei starken Er­ schütterungen der Spindel 26 ausgeschlossen ist. Durch das An­ ziehen der Spannschrauben 34 wird das Flankenspiel eines Gewin­ des 38 mit dem Gewinde des Gewindeabschnittes 29 so stark ver­ ändert, daß die Einstellmutter 25 unverrückbar auf der Spindel 26 sitzt. Die Spannschrauben 34 sind in der Fig. 4 in einem nicht angezogenen Zustand dargestellt. Die in der Fig. 4 ge­ zeigte Ausführungsform eignet sich besonders zum einmaligen Festziehen von genau zu fixierenden Teilen auf einer Spindel.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Festlegen von Lagerringen oder dergleichen auf einer Spindel (3; 26) in axialer Richtung, mit einer Einstellmutter (2; 25), die aus einem auf der Spindel (3; 26) verschraubbaren Gewindeabschnitt (8; 29), der Mittel zur Lagesicherung der Einstellmutter (2; 25) gegenüber der Spindel (3; 26) aufweist, und einem axial an den Ge­ windeabschnitt (8; 29) anschließenden Hülsenabschnitt (7; 28) besteht, der mit Spiel (11; 28′) die Mantelfläche der Spindel (3; 26) umgibt und dessen freie Stirnfläche an dem Lagerring oder dergleichen anliegt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hülsenabschnitt (7; 28) seiner Länge nach mindestens gleich dem halben Durchmesser der Spindel (3; 26) im Bereich des Hülsenabschnitts (7; 28) ist, und daß radial zwischen dem Hülsenabschnitt (7; 28) und der Spindel (3; 26) wirkende Querspannmittel vorgesehen sind, um die Innenumfangsfläche des Hülsenabschnitts (7; 28) mit der Mantelfläche der Spindel (3; 26) einseitig zur Anlage zu bringen, wodurch die freie Stirnfläche des Hül­ senabschnitts (7; 28) eine Lage senkrecht zur Spindelachse einnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querspannmittel Querspannschrauben (10) sind und daß der Hülsenabschnitt (7; 28) Bohrungen (9; 31, 32) für die Aufnahme der Querspannschrauben (10) und Zwischenlagen (10′) aufweist, die auf der der einseitigen Anlage gegen­ überliegenden Seite des Hülsenabschnitts (7; 28), bevorzugt um einen Winkel von ungefähr 60° zueinander versetzt, angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des Gewindeabschnitts (8) ein Zylinderstift (18) vorgesehen ist, der in eine Aussparung (17) eines Ringfixierteiles (16) ragt, wobei das Ringfixierteil (16) Klemmittel zur Lagesicherung des Zylinderstiftes (18) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringfixierteil (16) über Senkschrauben (21, 22), die in äquidistante Einsenkungen (15) auf der Mantelfläche der Spindel (3) greifen, mit der Spindel (3) fest verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeabschnitt (29) in einen Konter- und Spannteil unterteilt ist, die über Spannschrau­ ben (34) miteinander verbunden sind.