DE927184C

DE927184C - Method and device for regulating the internal clearance in bearings

Info

Publication number: DE927184C
Application number: DEA17988A
Authority: DE
Inventors: Sven Erik Willner Ohlsson
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 1952-05-13
Filing date: 1953-05-10
Publication date: 1955-05-02

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Lagerluft in Lagerungen In vielen- Maschinen ist genauer, erschütterungsfreier Gang erforderlich. Um dies zu erreichen, müssen vor allem die umlaufenden Teile soweit wie möglich spielfrei sein. Das ist besonders wichtig bei Arbeitsspindeln :in Werkzeugmaschinen und ist eine unerläßliche Bedingung, wenn hohe Ansprüche an Oberflächenbeschaffenheit und Genauigkeit gestellt werden.Method and device for regulating the internal clearance in bearings In many machines, precise, vibration-free gait is required. To this To achieve this, the revolving parts must be as free of play as possible be. This is particularly important for work spindles: in machine tools and is an indispensable condition if high demands on surface quality and Accuracy.

Busher ist man im der Hauptsache zwei Wege gegangen, wenn es sich darum handelte, eine spielfreie Lagerung von Werkzeugmaschinenspindeln durch konstruktive Maßnahmen zu erreichen. Nach der einen Möglichkeit werden die Lager gegeneinander angespannt; dabei isst es jedoch notwendig, zu diesem Zweck geeignete Lager, d. h. Rillenkugellager, Schrägkugellager, Pendelkugel- und Rollenlager oder Kegelrollenlager zu verwenden. Nach dem anderen Verfahren werden Lager mit kegeliger Bohrung in Arbeitsspindeln mit kegeligem Sitz eingebaut, wobei das Lager soweit auf die kegelige Fläche aufgepreßt wird, daß die Lagerluft auf Grund der Erweiterung des Lagerinnenringes verschwindet.Busher has mainly gone two ways, if it is it was about a backlash-free mounting of machine tool spindles by constructive Measures to achieve. According to one possibility, the camps are against each other tense; in doing so, however, it is necessary to use suitable bearings for this purpose, i. H. Deep groove ball bearings, angular contact ball bearings, self-aligning ball and roller bearings or tapered roller bearings to use. The other method is for bearings with a tapered bore in work spindles Installed with a tapered seat, the bearing being pressed so far onto the tapered surface becomes that the internal clearance disappears due to the expansion of the bearing inner ring.

Diese 'beiden Verfahren zur Beseitigung der Lagerluft haben jedoch gewisse Nachteile. Zwei Lager können nur gegeneinander angespannt werden, wenn der Abstand zwischen den Lagern klein und die Temperaturänderung in der Lagerung innerhalb des vorgesehenen Geschwindigkeitsbereiches gering ist. Man fordert jedoch von modernen Werkzeugmaschinen, daß sie innerhalb eines großen Geschwindigkeitsbereiches mit unveränderter Genauigkeit arbeiten, und es ist nicht möglich, die Temperaturveränderungen bei einem so großen Geschwindigkeitsbereich innerhalb enger Grenzen zu halten. Der anderen Methode bedient man sich oft bei Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen, obgleich die Bearbeitung des kegeligen Sitzes auf Grund der Unsicherheit beim Messen Schwierigkeiten bereitet. Außerdem ist es schwer, die Auftreibung des Lagers auf dem Sitz richtig abzupassen.However, these 'two methods of eliminating internal clearance have certain disadvantages. Two bearings can only be clamped against each other if the Distance between the bearings small and the temperature change in the storage within the intended speed range is low. However, one demands of modern Machine tools that they can use within a large speed range work with unchanged accuracy, and it is not possible to change the temperature at a such a large speed range within narrow limits to keep. The other method is often used for work spindles of machine tools, although the machining of the tapered seat due to the uncertainty when measuring Causes difficulties. Also, it's hard to find the camp to fit the seat correctly.

Durch das Verfahren und die Vorrichtung nach der im folgenden beschriebenen Erfindung werden diese Schwierigkeiten vermieden, und es wird eine wesentliche Steigerung der Laufgenauigkeitermöglicht. Die Lagerluft kann während des Laufes geregelt und allen Betriebsverhältnissen anagepaßt werden.By the method and apparatus according to that described below Invention these difficulties are avoided and there is a substantial improvement the running accuracy. The internal clearance can be regulated during the run and be adapted to all operating conditions.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wird in der Zeichnung gezeigt, in der Fig. I einen Längsschnitt durch das Kopflager einer Arbeitsspindel und Fig. 2 die an die Lagerung angeschlossene Vorrichtung zur Druckerzeugung und Druckmessung sowie zum Ausgleich der Volumenveränderungen im Druckmittel darstellt.An embodiment of the device according to the invention is shown in Drawing shown, in Fig. I a longitudinal section through the head bearing of a work spindle and FIG. 2 shows the pressure generating device connected to the bearing and Pressure measurement as well as to compensate for the volume changes in the pressure medium.

Das Radiallager 2, das die Spindel I trägt, hat einen Innenring 3 mit zylindrischer Bohrung, der feste Passung auf der Spindel hat. Der Außenring 4 des Lagers 2 ist im Gehäuse 5 eingepaßt. Das letztere hat einen radialen Kanal 6, der an ein Rohr 7 angeschlossen ist, durch das ein geeignetes Druckmittel eingeführt wird, z. B. Öl, und zwar in nachstehend beschriebener Weise. An den Kanal 6 schließt sich ein waagerechter Kanal 8 an, der nach außen durch einten Stöpsel 9 abgedichtet wird und nach innen :in einen senkrechten Kanal Io mündet. Dieser letztere Kanal steht in Verbindung mit einer ringförmigen Nut II, die sich im Gehäuse am Sitz des Lagers befindiet. Der Kanal Io wird nach außen durch einen Stöpsel I2 abgedichtet. Der Kanal Io und die Nut II sind aus Gründen der Deutlichkeit etwas größer als in Wirklichkeit dargestellt. An jeder Seite des Lageraußenringes ist ein Dichtungsring I3 aus Gummi oder Plast angebracht.The radial bearing 2, which carries the spindle I, has an inner ring 3 with a cylindrical bore with a tight fit on the spindle. The outer ring 4 of the bearing 2 is fitted in the housing 5. The latter has a radial channel 6, which is connected to a pipe 7 through which a suitable pressure medium is introduced will, e.g. B. Oil, in the manner described below. Closes to channel 6 a horizontal channel 8, which is sealed off from the outside by a plug 9 becomes and inwards: opens into a vertical channel Io. This latter channel is in communication with an annular groove II, which is located in the housing at the seat of the Warehouse is located. The channel Io is sealed from the outside by a plug I2. The channel Io and the groove II are slightly larger than in Fig. 2 for the sake of clarity Reality represented. There is a sealing ring on each side of the bearing outer ring I3 made of rubber or plastic.

Das Rohr 7 ist an einen Ölinjektor angeschlossen, der aus einem Kolben I4 besteht, der in einem Zylinder 15 arbeitet. Der Kolben liegt gegen eine Hülse I6 an, die außerhalb des Zylinders mit Gewinde verstehen ist. Indem man den an der Hülse I6 befestigten Griff I7 dreht, kann man den Kolben im Zylinder vordrücken und dabei Öl durch das Rohr 7 und die Kanäle 6, 8 und Io zur ringförmigen Nut II pressen, so daß dieses einen Druck sowohl auf das Gehäuse 5 als auch auf dien Lageraußenring 4 ausübt. Das Öl wird dabei von den Dichtungsringen I3 am Ausrinnen gehindert. Da der Lagerring einen wesentlich schwächeren Schnitt hat als das Gehäuse 5, wird er durch den Öldruck mehr als das Gehäuse verformt. Die radiale Zusammendrückung des Ringes 4 erzeugt eine, Verminderung der Luft im Lager 2. Durch zweckmäßige Regelung des Öldruckes bekommt man die gewünschte Lagerluft. Es ist somit möglich, eine spielfreie Lagerung nicht nur bei einem beistimmten Betriebsverhältnis, sondern auch für andere Betriebsvethältnisse ganz nach Bedarf zu erreichen. An die Druckölleitung 7 ist ein Manometer I8 angeschlossen, auf dem man den Druck in der Öllleitung ablesen und danach die Luftverhältnisse im Lager beurteilen kann. Das Manometer kann auch so in Grade eingeteilt werden, daß es direkt die Lagerluft angibt.The tube 7 is connected to an oil injector consisting of a piston I4 exists, which works in a cylinder 15. The piston rests against a sleeve I6, which is understood outside of the threaded cylinder. By using the Sleeve I6 turns handle I7, you can push the piston forward in the cylinder and thereby oil through the pipe 7 and the channels 6, 8 and Io to the annular groove II press so that this a pressure both on the housing 5 and on the bearing outer ring 4 exercises. The oil is prevented from flowing out by the sealing rings I3. There the bearing ring has a much weaker section than the housing 5, it will more deformed by the oil pressure than the housing. The radial compression of the Ring 4 produces a reduction in the air in bearing 2. By means of appropriate control of the oil pressure you get the required clearance. It is thus possible to have a backlash-free Storage not only for a certain operating relationship, but also for others To achieve business relationships as required. To the pressure oil line 7 is a pressure gauge I8 is connected, on which you can read the pressure in the oil line and then be able to assess the air conditions in the warehouse. The manometer can also be graded in such a way that it directly indicates the internal clearance.

Bei Temperatursteigerungen erweitert sich die Druckflüssigkeit und kann dadurch eine unerwünschte Verminderung der Lagerluft bewirken, wenn diese Erweiterung nicht mit in Berechnung gezogen wird oder besondere Maßnahmen zu ihrem Ausgleich ergriffen werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist daher eine Erweiterungskammer I9 vorgesehen, bestehend aus einer ringförmigen Wand 2o, in die ein oberer und ein unterer Deckel 2I eingeschraubt sind. Auf der Innenseite jedes Deckels befindet sich eine Membran 22, die gegen die Wand 2o durch Dichtungsringe 23 abgedichtet wird. In den Deckeln 2I sind Vertiefungen 24 vorgesehen, so daß sich die Membran 22 nach außen biegen kann, wenn der Druck in der Kammer stärker wird. Bei einer beispielsweise durch Temperatursteigerung verursachten Vollumenerweiterung der Druckflüssigkeit baucht sich die Membran 22 aus und gibt damit der Druckflüssigkeit mehr Platz, so daß sich der Druck der Flüssigkeit praktisch unverändert hält.When the temperature rises, the hydraulic fluid expands and can cause an undesirable reduction in the internal clearance if this extension is not included in the calculation or special measures to compensate for it be seized. In the embodiment shown, there is therefore an expansion chamber I9 provided, consisting of an annular wall 2o, in which an upper and a lower cover 2I are screwed in. Located on the inside of each lid a membrane 22 which is sealed against the wall 2o by sealing rings 23 will. In the cover 2I recesses 24 are provided so that the membrane 22 can bend outwards as the pressure in the chamber increases. At a for example, by increasing the temperature caused by the full volume expansion of the hydraulic fluid the membrane 22 bulges and thus gives the hydraulic fluid more space, see above that the pressure of the liquid remains practically unchanged.

Es können natürlich eine Reihe Abänderungen beider Vorrichtung getroffen werden. So kann die Druckausgleichkammer in verschiedener Weise ausgestaltet werden. An Stelle von Öl kann man als Druckmittel andere flüssige oder plastische Stoffe nehmen, wie z. B. Konsistenzfett, Ölgel oder Kunstharzmasse, besonders solche, die nach dem Pressen hart wird. Die letztgenannte kann nur verwendet werden, wenn die Lagerluft ein für allemal eingestellt werden soll und eine Nacheinstellung nicht erforderlich ist. Die Erfindung kann auch bei Einbau anderer Lagerarten zur Verwendung kommen, z. B. bei Rillenkugellagern, Pendelkugel-und Rollenlagern. Sie wurde im obigen im Zusammenhang mit einer Lagerung, bei der vollkommene Spielfreiheit gewünscht wurde, beschrieben; sie kann aber natürlich auch verwendet werden, um jede beliebige Lagerluft im Lager zu erzeugen. In gewissen Fällen kann eis erwünscht sein, die Vorrichtung auf den Innenring des Lagers wirken zu lassen. Die Erfindung kann auch bei solchen Gleitlagern, bei denen der eine Lagerteil aus einem ringförmigen Stück besteht, zur Anwendung .gebiracht werden.A number of modifications can of course be made to the two devices will. The pressure equalization chamber can thus be designed in various ways. Instead of oil, other liquid or plastic substances can be used as pressure medium take, such as B. Consistency fat, oil gel or synthetic resin compound, especially those that becomes hard after pressing. The latter can only be used if the Bearing clearance should be set once and for all and readjustment should not is required. The invention can also be used with the incorporation of other types of bearings come, z. B. in deep groove ball bearings, self-aligning ball and roller bearings. She was im above in connection with a storage where complete freedom from play is desired was described; but of course it can also be used to create any Generate internal clearance in the warehouse. In certain cases, the ice cream may be desirable Allow device to act on the inner ring of the bearing. The invention can also in such plain bearings in which the one bearing part consists of an annular piece exists, to be used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for regulating the internal clearance in bearings of precisely rotating waves, e.g. B. Aribeitsspindeln for machine tools which one of the bearing parts consists of an annular piece, e.g. B. the bearing ring a roller bearing, by changing the diameter of the ring; characterized, that the change in diameter is produced by a pressure = medium; that under for the person in question Change in diameter required pressure in one closed gap is pressed, one wall of which is formed by the ring.

2. Method according to claim i, characterized in that the change in diameter is below Pressure with the help of oil, consistency grease, synthetic resin compound or the like. Is generated.

3. Method according to claim I, characterized in that the change in diameter by a liquid substance, which becomes hard after being pressed in, is generated.

4. Device for carrying out the method specified in claims 1 to 3, characterized by a pressure gauge connected to the pressure system containing the pressure medium with a scale that gives a direct indication of the air in the storage Has.

5. Device for performing the method specified in claims I to 3, characterized by an expansion chamber connected to the printing system.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the expansion chamber is provided with one or more freely flexible membranes.

7. Device for Carrying out the process specified in claims 1 to 3, characterized by sealing arrangements resting against the side surfaces of the bearing ring.