DE9103425U1

DE9103425U1 - Gelenklager, insbesondere für Werkzeugwellen von Werkzeugmaschinen

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Publication number: DE9103425U1
Application number: DE9103425U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1991-06-20
Anticipated expiration: 2001-03-21

Description

Dr. Georg Bolliq, Roonstraße 8, 4150 Krefeld Gelenklager, insbesondere für Werkzeugwellen von Werkzeugmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Gelenklager, insbesondere für Werkzeugwellen von Werkzeugmaschinen, mit einem Außenring und einem darin kugelig gelagerten Innenring, der eine Bohrung zur Aufnahme der Werkzeugwelle aufweist.

Bestimmte Werkzeugmaschinen, z. B. Kreismesserscheren, Richtmaschinen, Treibapparate und dergleichen werden häufig so aus geführt, daß die Werkzeuge, d. h. die Messerscheiben, die Richtrollen, die Treibscheiben und dergleichen auf fliegend gelagerten Werkzeugwellen montiert werden. Die Werkzeugwellen sollen häufig gegeneinander anstellbar sein, um den Abstand der Werkzeuge zueinander einstellen zu können.

Bei diesen Werkzeugmaschinen werden die Werkzeuge z. B. durch Schnittkräfte, Richtkräfte, Anpresskräfte und dergleichen auseinander gedrückt, wodurch ihre zugeordnete Werkzeugwellen auf Biegung belastet werden. Diese Biegung der Werkzeugwellen verbietet in vielen Fällen die Anwendung bekannter, raumsparender Lagerungen, wie z. B. Gleitlagerbüchsen oder Nadellager, weil diese Lager nicht für die Kantenpressungen geeignet sind, die sich aus der Wellenbiegung ergeben. Die Wellenbiegung erfordert eine Lagerung, die sowohl die Werkzeugkräfte als auch die Wellenbiegung aufnimmt. Daher

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werden in diesen Fällen Pendelrollenlager oder Gelenklager eingesetzt. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, daß diese Lager relativ groß bauen, so daß für einen gegebenen Achsabstand der Wellendurchmesser durch die Baugröße der Lager begrenzt wird oder bei vorgegebenen Wellendurchmesser der Achsabstand begrenzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sich der Biegelinie anpassendes Lager anzugeben, das bei gegebenem Achsabstand zwischen zwei Werkzeugwellen einen möglichst großen Wellendurchmesser zuläßt oder bei gegebenem Wellendurchmesser einen möglichst kleinen Achsabstand erlaubt. Dabei wird davon ausgegangen, daß das Lager durch eine Kraft mit vorgegebener Richtung belastet wird und in der Gegenrichtung nicht oder praktisch nicht belastet wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die innere Lagerfläche des Außenrings exentrisch zum Außenumfang des Außenrings und/oder die Bohrung des Innenrings gleichgerichtet exentrisch zur äußeren Lagerfläche des Innenrings angeordnet ist und daß der Innenring gegenüber dem Außenring gegen Verdrehen in einer zur Bohrungsachse orthogonalen Ebene gesichert ist. Infolge der exentrischen Anordnung besitzt der Außenring und ggf. auch der Innenring in einer Richtung eine relativ große Wandstärke und kann in dieser Richtung durch Lagerkräfte entsprechend hoch belastet werden. In der entgegengesetzten Richtung sind geringere Wandstärken vorhanden, die zu einer raumsparenden Anordnung führen. Es versteht sich, daß die Anordnung besonders wirksam ist, wenn die Exentrizitäten der kugeligen Lagerfläche des Außenringes einerseits und der Bohrung des Innenringes andererseits gleichgerichtet sind und sich addieren.

Die Bohrung des Innenringes kann in üblicher Weise als Gleitlager ausgebildet sein und dazu eine Lagerfläche aus entsprechenden Lagermaterialien oder eine Gleitlagerbuchse aufweisen. Die Bohrung des Innenringes kann aber auch als Sitz für eine Wälzlager ausge-

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bildet sein.

Die Verdrehsicherung wird zweckmäßig im Bereich der kugeligen Lagerflächen angeordnet und besteht aus einer an einem der beiden Ringe angeordneten Nut, die sich parallel zur Bohrungsachse erstreckt sowie aus einen in die Nut eingreifenden Mitnehmer, &zgr;. &Bgr;. einem Stift, am anderen Ring.

Für Schmierzwecke kann eine radiale Schmiermittelbohrung, die sich durch den Außenring und den Innenring erstreckt, vorgesehen werden. Die Schmiermittelbohrung kann im Bereich der kugeligen Lagerfläche in eine umlaufende Schmiermittelnut an einem der Ringe übergehen, so daß auch die kugelige Lagerfläche geschmiert wird. Die Schmiermittelbohrung kann darüber hinaus im Bereich der Bohrung des Innenringes in eine Schmiermitteltasche münden, so daß auch diese Bohrung mit Schmiermittel versorgt wird.

Um die Montage des Gelenklagers zu erleichtern, kann der Außenring an zwei einander gegenüberliegenden Seiten seiner kugeligen Lagerfläche Ausnehmungen aufweisen, die an die maximale Ausdehnung der kugeligen Lagerfläche anschließen und deren Höhe der achsialen Länge des Innenringes entspricht, so daß der Innenring um 90 Grad gekippt in den Außenring eingesetzt und danach in seine richtige Lage gedreht werden kann.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 teilweise und geschnitten eine Lageranordnung an einer Werkzeugmaschine,

Fig. 2 die Stirnansicht eines Gelenklagers,

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Fig. 3 einen Schnitt in Richtung III-III durch den Gegenstand nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt in Richtung IV-IV durch den Gegenstand nach Fig. 2.

In Fig. 1 erkennt nan zwei Werkzeugwellen 1, 2, die mit möglichst geringen Achsabstand in einem Lagerschild 3 einer im übrigen nicht dargestellten Werkzeugmaschine gelagert werden sollen. An den über den Lagerschild 3 stehenden Wellenzapfen 4, 5 werden nicht dargestellte Werkzeuge befestigt, an denen bei Werkstückbearbeitung Reaktionskräfte auftreten, die die beiden Werkzeugwellen 1 bzw. 2 hauptsächlich in Richtung der Pfeile 6 bzw. 7 belasten. Die beiden Werkzeugwellen 1, 2 sind in Gelenklagern 8 gelagert, die nicht nur die entsprechenden Reaktionskräfte sondern auch entsprechende Wellenbiegungen aufnehmen und dabei einen geringen Achsabstand der Werkzeugwellen 1, 2 zulassen.

Jedes Gelenklager 8 besteht aus einem Außenring 9 mit innerer kugeliger Lagerfläche 10 und einem darin angeordnetem Innenring 11 mit äußerer kugeliger Lagerfläche 12 sowie einer inneren, durchgehenden Bohrung 13. Die äußere Umfangsflache des Außenrings 9 ist zylindrisch.

Die kugelige Lagerfläche 10 des Außenringes 9 ist gegenüber der äußeren Umfangsflache des Außenrings 9 exentrisch um das Naß el angeordnet. Die Bohrung 13 des Innenrings 11 ist gegenüber der äußeren kugeligen Lagerfläche 12 des Innenrings 11 exentrisch um das Maß e2 angeordnet. Beide Exentrizitäten el und e2 sind gleichgerichtet, so daß sie für die Bohrung 13 des Innenrings 11 gegenüber der äußeren Umfangfläche des Außenrings 9 eine Gesamtexentrizität eg= el + e2 ergibt. Dementsprechend sind die Wandstärken sowohl

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des Außenrings 9 als auch des Innenrings 11 im Bereich der einen Seite um das Maß der Exentrizitäten vergrößert und im Bereich der gegenüberliegenden Seiten entsprechend verringert. Das Gelenklager 8 wird so angeordnet, daß die Reaktionskräfte der Werkzeuge in den Bereichen großer Wandstärke wirken, während die Bereiche kleiner Wandstärke zu Raumsparzwecken, bei der Lageranordnung nach Fig. 1 zur Verringerung des Achsabstandes der beiden Werkzeugwellen 1, 2 genutzt werden.

Damit die Geometrie dieser Anordnung erhalten bleibt, ist der Innenring 11 gegenüber dem Außenring 9 gegen Verdrehen gesichert. Die Verdrehsicherung ist im Bereich der kugeligen Lagerflächen 10, 12 angeordnet und besteht bei der dargestellten Ausführung aus einer im Bereich der Lagerfläche 12 des Innenrings 11 angeordneten Nut 14, die sich parallel zur Achse der Bohrung 13 erstreckt sowie aus einem in die Nut 14 eingreifenden Stift 15, der von der Umfangsflache des Außenringes 9 in diesen eingesetzt ist. Die Nut 14 befindet sich im Bereich der größeren Wandstärken des Innenrings 11, der in diesen Bereich auch eine etwas größere achsiale Länge besitzt als auf der gegenüberliegenden Seite mit geringerer Wandstärke, damit bei Kippbewegungen der vom Innenring 11 aufgenommenen Werkzeugwelle 1 bzw. 2 der Innenring 11 sich mit seiner Lagerfläche 12 vollflächig auf der kugeligen Lagerfläche 10 des Außenrings 9 abstützen kann.

Im Lagerflächenbereich mit mittlerer Wandstärke ist eine Schmiermittelbohrung 16 vorgesehen, die sich radial durch den Außenring und den Innenring 11 erstreckt. Zur Schmierung der beiden Lagerflächen 10, 12 schließt an die Schmiermittelbohrung 16 eine umlaufende Schmiermittelnut 17 auf der Lagerfläche 10 des Außenringes 9 an. Im Bereich der Bohrung 13 des Innenringes 11 mündet die Schmiermittelbohrung in eine Schmiermitteltasche 18.

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Wie man insbesondere aus einem Vergleich der Figuren 2 und 4 entnimmt, weist der Außenring 9 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten seiner kugeligen Lagerfläche 10 Ausnehmungen 19 auf, die an die maximale Ausdehnung der Lagerfläche 10 anschließen und deren Höhe der achsialen Länge des Innenringes 11 entspricht. Das ermöglicht den Einbau des Innenringes 11 in den Außenring 9, indem der Innenring 11 um 90 Grad gekippt in den Außenring 9 eingeschoben und dann in seine richtige Lage gedreht wird.

Claims

PATENTANWALT DR. STARK MOERSER STRASSE 140 C-4150 KREFELD · W (021 51) 28222 u. 20469 Ansprüche

1.

Gelenklager, insbesondere für Werkzeugwellen von Werkzeugmaschinen, mit einem Außenring und einem darin kugelig gelagerten Innenring, der eine Bohrung zur Aufnahme der Werkzeugwelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Lagerfläche (10) des Außenringes (9) exentrisch zum Außenumfang des Außenringes (9) und/oder die Bohrung (13) des Innenringes (11) gleichgerichtet exentrisch zur äußeren Lagerfläche (12) des Innenringes (11) angeordnet ist und daß der Innenring (11) gegenüber dem Außenring (9) gegen Verdrehen in einer zur Bohrungsachse orthogonalen Ebene gesichert ist.

2.

Gelenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) des Innenringes (11) als Gleitlager ausgebildet.

3.

Gelenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) des Innenringes (11) als Sitz für ein Wälzlager ausgebildet ist.

4.

Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung im Bereich der kugeligen Lagerflächen (10, 12) angeordnet ist und aus einer an einem der beiden Ringe (9 bzw. 11) angeordneten Nut (14), die sich parallel zur Bohrungsachse

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erstreckt sowie aus einem in die Nut (14) eingreifenden Mitnehmer (15) am anderen Ring (11 bzw. 9) besteht.

5.

Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine radiale Schmiermittelbohrung (16), die sich durch den Außenring (9) und den Innenring (11) erstreckt.

6.

Gelenklager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelbohrung (16) im Bereich der kugeligen Lagerflächen (10, 12) in eine umlaufende Schmiermittelnut (17) an einem der Ringe (9 bzw. 11) übergeht.

7.

Gelenklager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelbohrung (16) im Bereich der Bohrung (13) des Innenringes (11) in eine Schmiermitteltasche (18) übergeht.

8.

Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (9) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten seiner kugeligen Lagerfläche (10) Ausnehmungen (19) aufweist, die an die maximale Ausdehnung der kugeligen Lagerfläche (10) anschließen und deren Höhe der achsialen Länge des Innenringes (11) entspricht.