EP3120034A2 - Rundtischlageranordnung - Google Patents

Rundtischlageranordnung

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EP3120034A2
EP3120034A2 EP15715677.9A EP15715677A EP3120034A2 EP 3120034 A2 EP3120034 A2 EP 3120034A2 EP 15715677 A EP15715677 A EP 15715677A EP 3120034 A2 EP3120034 A2 EP 3120034A2
Authority
EP
European Patent Office
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rotary table
ring
outer ring
table bearing
inner ring
Prior art date
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Ceased
Application number
EP15715677.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg-Oliver Hestermann
Günter Schmid
Jürgen Hilbinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3120034A2 publication Critical patent/EP3120034A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a rotary table bearing arrangement, comprising a rotary table bearing with an inner ring, an outer ring and arranged in one or more rows rolling elements, which roll on the inner and outer ring, and in each case an arrangement component with a Aufspannabites, with which the outer ring and the inner ring are connected.
  • This machine usually comprises a rotary table, which is rotatably mounted on a corresponding rotary table bearing arrangement. While until now the rotary table bearing arrangement were designed only for pivoting tasks or slow continuous turning, it is necessary in view of the expansion of the scope of work, the bearing assembly designed so that even high speeds can be driven over a longer period.
  • the rotary table bearing is usually designed as a compact bearing, as a drive torque motor is used.
  • the rotary table bearing is designed as a rolling bearing, with different designs can be used, tailored to the stress of the bearing.
  • the performance of the bearing is determined by the effective preload in the rolling contact, which is a few micrometers depending on the bearing diameter. Depending on the friction in the rolling contact arise at high speeds Frictional losses in the form of heat, which is released on the inner and outer ring.
  • the torque motor used must have a limiting speed, which is usually achieved only via the field weakening operation, in order to still have sufficient torque for milling in the lower speed range.
  • a limiting speed which is usually achieved only via the field weakening operation, in order to still have sufficient torque for milling in the lower speed range.
  • At high speeds of the rotor and the current drive frequencies are high, which in turn leads to high Ummagnetleitersfrequenzen. This, in turn, leads to increased heat generation due to the re-magnetization losses in the rotor, and the rotor becomes hot.
  • An active cooling of the rotor is possible due to the risk of leakage only with increased effort.
  • the rotor is connected to the shaft, which is connected to the inner ring and is rotatably mounted on the inner ring, and which carries the table. This results in a heat transfer from the rotor to the rotary table bearing.
  • the invention is thus based on the object of specifying a rotary table bearing arrangement which, despite given locally different heating, makes possible the at least partial reduction of the prestressing which increases from this.
  • a rotary table bearing arrangement of the type mentioned that the Aufspannab- section of at least one arrangement component is radially elastically formed on the assembly component, and / or that the outer ring and / or the inner ring have a radially elastic connecting portion, via which respective ring is connected to the locating component.
  • the rotary table bearing arrangement has a specifically provided elasticity, which allows an immanent radially-symmetrical softness is given by which it is possible to give the diameter growth elastic with a corresponding spring stiffness can. This means that a radially-symmetrical elasticity compensates for any diameter growth, so that there is no or only a reduced increase in the bearing preload.
  • the elastic clamping section which carries the outer ring, can be embodied as a circumferential, elastically formed ring via a circumferential annular groove on the arrangement component.
  • the Anschraub configuration for the outer ring has a cylindrical ring shape, which is designed so that it can yield elastically, reversibly when expanding the An effetkomponente and the increase in pressure in the rolling contact moderately fails.
  • This elastic ring geometry metric is z. B. formed on a pierced, circumferential annular groove on the assembly component.
  • this annular elastic Aufspannabitess determines its elastic properties, it should be chosen so that the theoretically detectable, thermally induced diameter expansion, coming from the inner ring, can compensate for this. Should the required ring thickness be very thin, since the desired yield of the elastic clamping section to be achieved must be high, it is possible to make the cross section of the ring section for increasing the compliance, for example S-shaped, as well as possible segmentation of the ring is. Segmentation and S-shaped cross-sectional designs can also be provided together.
  • the design of the elastic Aufspannabitess as a ring shape over the circumferential annular groove leads to a radial elasticity.
  • the rotary table bearing which is usually screwed to the mounting section via the outer ring, has sufficient rigidity due to the ring shape of the mounting surface. This means that the radial-symmetrical stiffness is low, but in the tangential and axial direction, the rigidity is still high and meets the requirements.
  • the outer ring can be made substantially L-shaped in cross-section, wherein on the radially inwardly projecting towards the inner ring legs run the rolling elements and the vertically extending leg forms the connecting portion. About this vertical leg of the outer ring is fixed to the mounting portion, usually screwed. This, compared with the length of the horizontal leg significantly longer running mounting legs is sufficiently narrow to provide the desired elasticity.
  • the fixation respectively screwing of the outer ring can either quasi from above through the entire elastic leg in the Clamping section into it.
  • the Aufspannabêt from the bottom accessible openings for receiving the connecting portion on the mounting portion fixing screws, which are screwed into threaded bores on the front side of the elastic see thigh.
  • leg thickness also be too low in this embodiment to achieve the target elasticity, it is also possible here to segment this leg so that it can be made wider, but nevertheless due to the segmentation the radially symmetrical elasticity lies in the desired range.
  • the slots vertically seen to the level of the bottom of the annular groove or to the inwardly projecting leg of the outer ring to lead, so that consequently, seen vertically, result in relatively long slotted segments.
  • the concrete slot arrangement or the pitch and slot depth, consequently the number of segments and segment height, is ultimately to be interpreted on the basis of the given requirements in order to realize the desired target elasticity required by the requirements.
  • the first two embodiments are characterized in that the elasticity is provided in the region of the outer ring connection to the attachment.
  • the elastic clamping section which carries the inner ring, a hollow cylindrical cross-section of a bearing via the rotary table bearing shaft is against the inner ring, against which the inner ring is radially clamped.
  • the inner ring is radially penetrated by the shaft, which is to be stored on him, interspersed, he is firmly on the shaft having the corresponding Aufspannabrough pressed.
  • the hollow-cylindrical shaft section, on which the inner ring is clamped is configured elastically relative to the table flange by means of a corresponding geometric configuration, that is to say that a small radially symmetrical elasticity is provided in this region. If there is a thermally induced change in geometry in the bearing area, so it comes to an elastic deflection in the region of the hollow cylindrical shaft portion due to the support on the outer ring, for example, is not even elastically mounted.
  • a thermally induced otherwise adjusting bias increase is reduced by the radially inner elasticity.
  • corresponding section segments by forming slots which, if appropriate, also extend only partially over the section length.
  • a radially inwardly extending annular collar may be provided on which in this case preferably also the rotor can be attached.
  • the rotary table bearing arrangement provides a defined introduced radially-symmetrical softness or elasticity, which can reduce thermally induced voltage peaks in the rolling contact.
  • the bearing can be nominally even more biased without significantly increasing the pressure, which maintains the backlash in the radial raceway system over a wider range of temperatures as the inner ring or outer ring heats up.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of part of a rotary table machine with a rotary table bearing arrangement according to the invention
  • Figure 2 is an enlarged detail view of the rotary table bearing arrangement
  • FIG. 1 A first figure.
  • Figure 3 is a plan view of the elastic, designed as a cylindrical ring clamping section for the outer ring
  • Figure 4 shows an alternative embodiment of the Aufspannabitess with S-shaped cross-sectional profile
  • Figure 5 shows another embodiment of a rotary table bearing assembly according to the invention with L-shaped executed outer ring and optional elastic Aufspannabrough on the inner ring bearing assembly component in the form of a shaft.
  • FIG. 1 shows a section of a rotary table machine 1 according to the invention, comprising a table frame 2 with a frame component 3, which represents an arrangement component with a clamping section for an outer ring of a rotary table bearing, which will be described below. Furthermore, a shaft 4 is provided, which has a further arrangement component with a clamping section for the inner ring of the rotary table bearing, wherein this clamping section is realized via the hollow cylindrical section 5 of the shaft 4.
  • the shaft 4 has a table flange 6, on which not shown in detail the actual, is added to be rotated rotary table.
  • a torque motor 7 comprising a stator 8, which is fixed on the frame side, and a separate rotor 9 via an air gap, the extension of the hollow cylindrical portion 5 of Wave 4 is arranged.
  • Stator 8 and rotor 9 are separated in a known manner via an air gap, so that a free rotational mobility of the rotor 9 is given relative to the stator 8.
  • the structure and operation of such a torque motor is well known.
  • the rotary table bearing assembly further comprises the actual rotary table bearing 10, with an outer ring 1 1 and an inner ring 12.
  • the inner ring 12 is guided on the outer ring 1 1 over a total of three rows of rolling elements 13, 14, 15, wherein the Wälz redesignn 13 and 14 of the axial support and the row of rolling elements 15 serve the radial support.
  • the same physical effects also affect other types of bearings, such. B. double-row tapered roller bearings.
  • FIG. 2 shows an enlarged partial view of the area of the rotary table bearing 10.
  • a clamping section 16 is provided, which, as an example, has the plan view of FIG. 3, a plurality of threaded bores 17, into the corresponding one Fixing screws 18, which pass through the outer ring in corresponding openings 19 are screwed.
  • the clamping portion 16 is designed as a cylindrical ring which is defined by a circumferential annular groove 20. As a result of this over the annular groove 20 realized undercut the clamping section 16 is radially elastic, so it has a corresponding spring stiffness on speed, which allows him to respond to a possible thermally induced increase in diameter of the inner ring 12 yielding.
  • This radial-symmetrical softness or elastic compliance is at least partially compensated for an increase in the preload in the rolling contact, in particular in the region of the radial row of rolling elements 15, so that there is no undue stress increase which would result in an excessive bearing load.
  • the slots preferably extend over the entire height of the clamping section 16, that is, to the bottom of the annular groove 20. This reduces the tensile stress in the circumferential direction when the clamping section 16 expands and increases the respective elasticity, so that the clamping section 16 has a sufficient thickness can.
  • the rotary table bearing 10 can also be slightly biased slightly stronger, without significantly increasing the pressure. This ensures that at higher temperatures of the outer ring, which then also experiences a certain extent, the backlash in the radial track system is maintained over a wider temperature range.
  • FIG. 5 shows a further embodiment according to the invention of a rotary table bearing arrangement in which a corresponding rotary table bearing 10 is provided, comprising an outer ring 11, an inner ring 12 and the corresponding rows of rolling elements 13, 14, 15.
  • the outer ring 11 is in turn connected to a corresponding clamping section 16 of the arrangement component 3, that is, the table frame, screwed on corresponding fastening screws 18.
  • the outer ring 1 1 is designed for this purpose substantially L-shaped in cross section. It has a horizontal leg 24 on which the raceways for the rows of rolling elements 13, 14, 15 are formed. Furthermore, it has a vertical leg 25, which is significantly longer than the horizontal leg 24, so that the outer ring 1 1, compared with the embodiment according to Figures 2 and 4, seen vertically is significantly longer.
  • the vertical leg 25 is here completely penetrated by a corresponding opening 19 which is penetrated by the screw 18, which is screwed into a corresponding threaded bore 17 on the mounting section 16.
  • the cylindrical limb 25 is ultimately elastic due to its attachment section-side fixing, that is to say via which the corresponding resilience is compensated, which compensates for the compensation of any thermally induced diameter expansion in the region of the inner ring 12.
  • the radial-symmetrical elasticity is therefore also realized in this embodiment on the outer ring side, as well as in the embodiment described above. While in the previously described embodiment the elasticity is realized via the annular clamping section 16, in the embodiment according to FIG. 5 the elasticity is realized via the annular configuration of the leg 25 of the outer ring 11.
  • the leg 25 can also have corresponding slots to increase its elasticity, so that it can be used to increase its elasticity. segmented at least in sections. The function of both embodiments is ultimately the same.
  • FIG. 1 a design option for a radially inner elasticity is shown in FIG. While, see Figure 1, in a realization of the elasticity in the region of the outer ring of the hollow cylindrical portion 5 of the shaft 4 is designed very solid, in the embodiment of Figure 4, the hollow cylindrical portion 5 of the shaft 4 is made very narrow, so that the shaft 4th The hollow cylindrical section 5 of the shaft 4 forms the clamping section 28 onto which the inner ring 12 is pressed, thus providing a certain elasticity of the narrow hollow cylindrical section 5 relative to the table flange 6 due to the one-piece connection to the table flange 6 An optionally required stiffening can be achieved via a radially inwardly extending annular collar 27, on which the rotor 9 can also be fastened.
  • the section 5 can be provided with vertically extending slots in order, for example, to make it sufficiently elastic over its height for a given stiffening via the annular collar 27.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rundtischlageranordnung, umfassend ein Rundtischlager mit einem Innenring, einem Außenring sowie in einer oder mehreren Reihen angeordneten Wälzkörpern, die am Innen-und am Außenring abwälzen, sowie jeweils ein Anordnungsbauteil mit einem Aufspannabschnitt, mit dem der Außenring und der Innenring verbunden sind. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dassder Aufspannabschnitt (16, 28) wenigstens eines Anordnungsbauteils (3, 4) radial elastisch am Anordnungsbauteil (3, 4) ausgebildet ist, und/oder dass der Außenring (11) und/oder der Innenring (12) einen radial elastischen Verbindungsabschnitt (25) aufweisen, über den der jeweilige Ring (11, 12) mit dem Anordnungsbauteil (3, 4) verbunden ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Rundtischlageranordnung Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Rundtischlageranordnung, umfassend ein Rundtisch- lager mit einem Innenring, einem Außenring sowie in einer oder mehreren Reihen angeordneten Wälzkörpern, die am Innen- und am Außenring abwälzen, sowie jeweils ein Anordnungsbauteil mit einem Aufspannabschnitt, mit dem der Außenring und der Innenring verbunden sind. Hintergrund der Erfindung
Zur Steigerung der Produktivität wird bei einer zerspanenden Bearbeitung eines Werkstücks vermehrt die Integration mehrerer Prozesse vorgesehen. Eine Möglichkeit ist die Kombination von Dreh- und Fräsoperationen in einer Ma- schine. Diese Maschine umfasst üblicherweise einen Rundtisch, der über eine entsprechende Rundtischlageranordnung drehgelagert ist. Während bis dato die Rundtischlageranordnung nur für Schwenkaufgaben oder langsames kontinuierliches Drehen ausgelegt waren, ist es im Hinblick auf die Erweiterung des Arbeitsumfangs erforderlich, die Lageranordnung so auszulegen, dass auch hohe Drehzahlen über einen längeren Zeitraum gefahren werden können. Hierzu wird das Rundtischlager üblicherweise als Kompaktlager ausgeführt, als Antrieb wird ein Torquemotor verwendet. Für höhere Drehzahlen ist das Rundtischlager als Wälzlager ausgeführt, wobei unterschiedliche Bauformen verwendet werden können, abgestimmt auf die Beanspruchung des Lagers. Die Leistungsfähigkeit des Lagers wird durch die wirkende Vorspannung im Wälzkontakt bestimmt, die je nach Lagerdurchmesser wenige Mikrometer beträgt. Entsprechend der Reibung im Wälzkontakt ergeben sich bei hohen Drehzahlen Reibungsverluste in Form von Wärme, die auf den Innen- und den Außenring abgegeben wird.
Der verwendete Torquemotor muss über eine Grenzdrehzahl verfügen, die in der Regel nur über den Feldschwächebetrieb erreicht wird, um im unteren Drehzahlbereich noch ausreichend Drehmoment für die Fräsbearbeitung aufzuweisen. Bei hohen Drehzahlen des Rotors sind auch die Stromansteuerfrequenzen hoch, was wiederum zu hohen Ummagnetisierungsfrequenzen führt. Dies wiederum führt aufgrund der Ummagnetisierungsverluste im Rotor zu ei- ner erhöhten Wärmeentwicklung, der Rotor wird heiß. Eine aktive Kühlung des Rotors ist aufgrund des Risikos von Leckagen nur mit erhöhtem Aufwand möglich. Bei bekannten Ausgestaltungen ist der Rotor mit der Welle, die mit dem Innenring verbunden ist und über den Innenring drehgelagert ist, und die den Tisch trägt, verbunden. Hieraus resultiert ein Wärmetransport vom Rotor zum Rundtischlager. Infolge der vorzugsweise eingesetzten Fettschmierung im Rundtischlager ist kein Wärmeabtransport über das Schmiermittel gewährleistet. Durch Wärmequellen und Wärmesenken ergeben sich lokale Temperaturgradienten, die die stehenden und drehenden Teile des Rundtisches in der Regel unterschiedlich erwärmen. Bedingt durch den Wärmetransport vom Ro- tor über den Lagerinnenring an die Tischplatte ist eine Wärmekonzentration im Radialteil des Lagers gegeben. Dies führt dazu, dass sich die Welle und der Innenring stärker ausdehnen als der Außenring, wodurch die Vorspannung und die Pressung im Rundtischlager, insbesondere der Radiallaufbahn, ansteigt, was zur Lebensdauerreduzierung führt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Rundtischlageranordung anzugeben, die trotz gegebener, lokal unterschiedlicher Erwärmung den zumin- dest teilweisen Abbau der sich hieraus erhöhenden Vorspannung ermöglicht. Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Rundtischlageranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Aufspannab- schnitt wenigstens eines Anordnungsbauteils radial elastisch am Anordnungsbauteil ausgebildet ist, und/oder dass der Außenring und/oder der Innenring einen radial elastischen Verbindungsabschnitt aufweisen, über den der jeweilige Ring mit dem Anordnungsbauteil verbunden ist. Erfindungsgemäß weist die Rundtischlageranordnung eine gezielt vorgesehene Elastizität auf, die es ermöglicht, dass eine immanente radial-symmetrische Weichheit gegeben ist, durch die es möglich ist, dem Durchmesserwachstum mit einer entsprechenden Federsteifigkeit elastisch nachgeben zu können. Das heißt, dass eine radial-symmetrische Elastizität ein etwaiges Durchmesserwachstum kompensiert, so dass es zu keiner oder nur einer reduzierten Erhöhung der Lagervorspannung kommt. Eine erhöhte Radiallast wird folglich zumindest teilweise kompensiert, während die Steifigkeit in Achslastrichtung oder in Bezug auf etwaige Kippmomente gleich bleibt. Durch die baulich respektive geometrisch realisierte radial-symmetrische Elastizität kann folglich die Lageranordnung trotz thermischer Belastung und daraus resultierender, thermisch bedingter Geometrieänderung ohne nennenswerte Vorspannungserhöhung arbeiten, eine Lebensdauerreduzierung respektive ein vorzeitiger Ausfall ist nicht zu verzeichnen, trotz der mitunter beachtli- chen thermischen Last.
Nach einer ersten Erfindungsausgestaltung kann der elastische Aufspannabschnitt, der den Außenring trägt, als umlaufender, über eine umlaufende Ringnut am Anordnungsbauteil elastisch ausgebildeter Ring ausgeführt sein. Bei dieser Ausgestaltung weist die Anschraubfläche für den Außenring eine zylindrische Ringform auf, die so ausgestaltet ist, dass sie bei Ausdehnung der Anordnungskomponente elastisch, reversibel nachgegeben kann und die Pressungserhöhung im Wälzkontakt moderat ausfällt. Diese elastische Ringgeo- metrie wird z. B. über eine eingestochene, umlaufende Ringnut am Anordnungsbauteil ausgebildet. Die Dicke dieses ringförmigen elastischen Aufspannabschnitts bestimmt seine elastischen Eigenschaften, sie ist so zu wählen, dass sich die theoretisch ermittelbare, thermisch bedingte Durchmessererweiterung, vom Innenring kommend, hierüber kompensieren lässt. Sollte die erforderliche Ringdicke sehr dünn ausfallen, da die gewünschte, zu erreichende Nachgiebigkeit des elastischen Aufspannabschnitts hoch sein muss, ist es möglich, den Querschnitt des Ringabschnitts zur Erhöhung der Nachgiebigkeit beispielsweise S-förmig auszuführen, wie auch eine etwai- ge Segmentierung des Rings möglich ist. Segmentierung und S-förmige Querschnittsausführungen können auch gemeinsam vorgesehen werden.
Die Ausgestaltung des elastischen Aufspannabschnitts als Ringform über die umlaufende Ringnut führt zu einer radialen Elastizität. In translatorischer Rich- tung weist das an dem Aufspannabschnitt üblicherweise über den Außenring verschraubte Rundtischlager aufgrund der Ringform der Anschraubfläche eine ausreichende Steifigkeit auf. Das heißt, dass die radial-symmetrische Steifigkeit niedrig ist, jedoch in tangentialer und axialer Richtung die Steifigkeit nach wie vor hoch ist und den Anforderungen entspricht.
Alternativ zur Ausgestaltung des Aufspannabschnitts als elastischer zylindrischer Ring ist es auch denkbar, den Außenring als solches mit einer immanenten Elastizität auszuführen. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung kann der Außenring im Querschnitt im Wesentlichen L-förmig ausgeführt sein, wobei am radial nach innen zum Innenring ragenden Schenkel die Wälzkörper laufen und der vertikal verlaufende Schenkel den Verbindungsabschnitt bildet. Über diesen vertikal verlaufenden Schenkel ist der Außenring am Aufspannabschnitt festgelegt, üblicherweise verschraubt. Dieser, verglichen mit der Länge des horizontalen Schenkels deutlich länger ausgeführte Befestigungsschenkel ist hinreichend schmal bemessen, um die gewünschte Elastizität zu bieten.
Die Fixierung respektive Verschraubung des Außenrings kann dabei entweder quasi von oben durch den gesamten elastischen Schenkel hindurch in den Aufspannabschnitt hinein erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, dass der Aufspannabschnitt von der Unterseite her zugängliche Durchbrechungen zur Aufnahme von den Verbindungsabschnitt am Aufspannabschnitt fixierenden Schrauben aufweist, die in Gewindebohrungen an der Stirnseite des elasti- sehen Schenkels eingeschraubt sind.
Sollte auch bei dieser Ausgestaltung zur Erreichung der Zielelastizität die Schenkeldicke zu gering ausfallen, ist es auch hier möglich, diesen Schenkel zu segmentieren, so dass er breiter ausgeführt werden kann, gleichwohl aber aufgrund der Segmentierung die radial-symmetrische Elastizität im gewünschten Bereich liegt.
Unabhängig davon, welche der beiden genannten Ausführungen gewählt ist, ist es im Falle der Segmentierung möglich, die Schlitze vertikal gesehen bis zur Ebene des Grundes der Ringnut oder bis zum nach innen ragenden Schenkel des Außenrings zu führen, so dass sich folglich, vertikal gesehen, relativ lang geschlitzte Segmente ergeben. Die konkrete Schlitzanordnung respektive die Teilung und Schlitztiefe, folglich die Segmentanzahl und Segmenthöhe, ist letztlich anhand der gegebenen Anforderungen auszulegen, um die anforde- rungsbedingt gewünschte Zielelastizität zu realisieren.
Die beiden erstgenannten Ausführungsformen zeichnen sich dadurch aus, dass die Elastizität im Bereich der Außenringanbindung an das Anbauteil vorgesehen ist. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, die Elastizität auch im Bereich des den Innenring tragenden Aufspannabschnitts zu realisieren. Hierzu kann gemäß einer Erfindungsalternative vorgesehen sein, dass der elastische Aufspannabschnitt, der den Innenring trägt, ein den Innenring durchgreifender hohlzylindrischer Abschnitt einer über das Rundtischlager gelagerten Welle ist, gegen den der Innenring radial verspannt ist. Der Innenring ist radial gesehen von der Welle, die über ihn zu lagern ist, durchsetzt, er ist fest auf die Welle, die den entsprechenden Aufspannabschnitt aufweist, aufgepresst. Die Fixierung in vertikaler Richtung erfolgt über entsprechende Schrauben, die den Innenring vertikal durchsetzen und in einen entsprechenden radialen Tisch- flansch der Welle, auf dem die Tischplatte angeordnet ist, eingeschraubt sind. Erfindungsgemäß ist nun der hohlzylindrische Wellenabschnitt, auf den der Innenring gespannt ist, durch entsprechende geometrische Ausgestaltung elastisch relativ zum Tischflansch ausgeführt, das heißt, dass eine geringe radial- symmetrische Elastizität in diesem Bereich gegeben ist. Kommt es zu einer thermisch bedingten Geometrieänderung im Lagerbereich, so kommt es aufgrund der Abstützung am Außenring, der beispielsweise selbst nicht elastisch gelagert ist, zu einer elastischen Einfederung im Bereich des hohlzylindrischen Wellenabschnitts. Das heißt, dass bei dieser Erfindungsausgestaltung eine sich thermisch bedingt ansonsten einstellende Vorspannungserhöhung durch die radial innenliegende Elastizität abgebaut wird. Grundsätzlich denkbar wäre sogar auch in diesem Bereich die Ausbildung entsprechender Abschnittssegmente durch Ausbildung von Schlitzen, die sich gegebenenfalls auch nur teilweise über die Abschnittslänge erstrecken.
Zur gegebenenfalls optional erforderlichen Versteifung des hohlzylindrischen Abschnitts kann, vorzugsweise auch am Ende des hohlzylindrischen Abschnitts, ein sich radial nach innen erstreckender Ringbund vorgesehen sein, an dem in diesem Fall bevorzugt auch der Rotor befestigt werden kann.
Insgesamt bietet die erfindungsgemäße Rundtischlageranordnung eine definiert eingebrachte radial-symmetrische Weichheit bzw. Elastizität, die thermisch bedingte Spannungsüberhöhungen im Wälzkontakt abbauen kann. Das Lager kann nominell sogar stärker vorgespannt werden, ohne dass die Pres- sung nennenswert erhöht wird, wodurch bei stärkerer Erwärmung des Innenrings oder des Außenrings die Spielfreiheit im radialen Laufbahnsystem über einen größeren Temperaturbereich erhalten bleibt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die erfindungsgemäß ausgebildete Rundtischlageranordnung wird nachfolgend in mehreren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines Teils einer Rundtischmaschine mit einer erfindungsgemäßen Rundtischlageranordnung,
Figur 2 eine vergrößerte Detailansicht der Rundtischlageranordnung aus
Figur 1 ,
Figur 3 eine Aufsicht auf den elastischen, als zylindrischen Ring ausgeführten Aufspannabschnitt für den Außenring, Figur 4 eine alternative Ausgestaltung des Aufspannabschnitts mit S- förmigem Querschnittsprofil, und
Figur 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rundtischlageranordnung mit L-förmig ausgeführtem Außenring und optionalem elastischem Aufspannabschnitt an dem Innenring tragenden Anordnungsbauteil in Form einer Welle.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Rundtischmaschine 1 , umfassend ein Tischgestell 2 mit einem Gestellbauteil 3, das ein Anordnungsbauteil mit einem Aufspannabschnitt für einen Außenring eines Rundtischlagers, das nachfolgend noch beschrieben wird, darstellt. Vorgesehen ist des Weiteren eine Welle 4, die ein weiteres Anordnungsbauteil mit einem Aufspannabschnitt für den Innenring des Rundtischlagers aufweist, wobei dieser Aufspannabschnitt über den hohlzylindrischen Abschnitt 5 der Welle 4 realisiert ist. Die Welle 4 weist einen Tischflansch 6 auf, auf den nicht näher dargestellt der eigentliche, zu drehende Rundtisch aufgenommen ist.
Zum Antrieb der Welle 4 ist ein Torquemotor 7 vorgesehen, umfassend einen Stator 8, der gestellseitig festgelegt ist, sowie einen über einen Luftspalt getrennten Rotor 9, der in Verlängerung des hohlzylindrischen Abschnitts 5 der Welle 4 angeordnet ist. Stator 8 und Rotor 9 sind in bekannter Weise über einen Luftspalt getrennt, so dass eine freie Drehbeweglichkeit des Rotors 9 relativ zum Stator 8 gegeben ist. Der Aufbau und die Funktionsweise eines solchen Torquemotors ist hinreichend bekannt.
Aufgrund betriebsbedingter Ummagnetisierungen im Bereich des Rotors kommt es dort zu einer beachtlichen Erwärmung. Der Wärmestrom wandert vom Rotor 9 über den Abschnitt 5 in den Bereich des Rundtischlagers, das daraufhin, insbesondere im Bereich des Innenrings, erwärmt wird, so dass es dort zu ei- ner radialen Aufweitung kommt, die zu einer Erhöhung der Vorspannung im Wälzkontakt führt. Diese Erhöhung wird durch die erfindungsgemäße Integration einer definierten Elastizität kompensiert, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. Wie beschrieben umfasst die Rundtischlageranordnung ferner das eigentliche Rundtischlager 10, mit einem Außenring 1 1 und einem Innenring 12. Der Innenring 12 ist auf dem Außenring 1 1 über insgesamt drei Wälzkörperreihen 13, 14, 15 geführt, wobei die Wälzkörperreihen 13 und 14 der axialen Abstützung und die Wälzkörperreihe 15 der radialen Abstützung dienen. Prinzipiell wirken die gleichen physikalischen Effekte auch bei anderen Lagerbauformen, wie z. B. zweireihigen Schrägrollenlagern.
Figur 2 zeigt in einer vergrößerten Teilansicht den Bereich des Rundtischlagers 10. Am Anordnungsbauteil 3, also dem relevanten Teil des Tischgestells, ist ein Aufspannabschnitt 16 vorgesehen, der, siehe exemplarisch die Aufsicht aus Figur 3, eine Vielzahl von Gewindebohrungen 17 aufweist, in die entsprechende Befestigungsschrauben 18, die den Außenring in entsprechenden Durchbrechungen 19 durchgreifen eingeschraubt sind. Der Aufspannabschnitt 16 ist als zylindrischer Ring ausgeführt, der über eine umlaufende Ringnut 20 definiert ist. Resultierend aus diesem über die Ringnut 20 realisierten Freistich ist der Aufspannabschnitt 16 radial elastisch, er weist also eine entsprechende Federsteif ig keit auf, die es ihm ermöglicht, auf eine etwaige thermisch bedingte Durchmesservergrößerung des Innenrings 12 nachgiebig zu reagieren. Durch diese radial-symmetrische Weichheit respektive elastische Nachgiebigkeit wird eine Überhöhung der Vorspannung im Wälzkontakt, insbesondere im Bereich der radialen Wälzkörperreihe 15, zumindest teilweise kompensiert, so dass es dort zu keiner unzulässigen Spannungsüberhöhung, die in einer überhöhten Lagerbelastung resultieren würde, kommt.
Je schmäler der ringförmige Aufspannabschnitt 16, umso elastischer ist er. Gleichwohl darf seine Dicke nicht zu gering sein. Sofern die Zielnachgiebigkeit, also die gewünschte Elastizität, zu einer zu geringen Dicke im Aufspannab- schnitt 16 führen würde, besteht die Möglichkeit, den Aufspannabschnitt 16 durch mehrere Schlitze 21 zu segmentieren, wie in Figur 3 gezeigt. Die Schlitze erstrecken sich bevorzugt über die gesamte Höhe des Aufspannabschnitts 16, also bis zum Grund der Ringnut 20. Hierüber wird die Zugspannung in Um- fangsrichtung bei Ausdehnung des Aufspannabschnitts 16 reduziert und die jeweilige Elastizität erhöht, so dass der Aufspannabschnitt 16 eine hinreichende Dicke aufweisen kann.
Durch die erfindungsgemäß gezielt ausgebildete Elastizität des Aufspannabschnitts 16 ist folglich eine Kompensation etwaiger radialer Durchmessererweiterungen im Bereich der Welle 4 respektive des Innenrings 15 kompensierbar, so dass es zu keiner nennenswerten Erhöhung der Lagervorspannung, insbesondere in radialer Richtung, kommt. Darüber hinaus kann aufgrund der radial-symmetrischen Elastizität in diesem Bereich das Rundtischlager 10 auch nominell etwas stärker vorgespannt werden, ohne die Pressung nennenswert zu erhöhen. Hierüber ist sichergestellt, dass bei stärkerer Erwärmung des Außenrings, der dann ebenfalls eine gewisse Weitung erfährt, die Spielfreiheit im radialen Laufbahnsystem auch über einen größeren Temperaturbereich erhalten bleibt. Während Figur 2 einen querschnittlich gesehen unprofilierten Aufspannabschnitt 16 zeigt, zeigt Figur 4 eine mit der Ausgestaltung gemäß Figur 3 vergleichbare Anordnung, lediglich der Aufspannabschnitt 16 ist durch zwei radiale Einstiche 22, 23 S-förmig profiliert. Sofern es seine grundsätzliche Breite zulässt, kann durch diese Profilierung eine Erhöhung der Elastizität erreicht werden. In diesem Fall kann auf eine Segmentierung verzichtet werden, gleichwohl kann diese aber auch noch zusätzlich vorgesehen werden. Figur 5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Rundtischlageranordnung, bei der wiederum ein entsprechendes Rundtischlager 10 vorgesehen ist, umfassend einen Außenring 1 1 , einen Innenring 12 sowie die entsprechenden Wälzkörperreihen 13, 14, 15. Der Außenring 1 1 ist wiederum an einem entsprechenden Aufspannabschnitt 16 des Anordnungsbauteils 3, also des Tischgestells, über entsprechende Befestigungsschrauben 18 verschraubt. Hier jedoch ist die definiert eingebrachte Elastizität am Außenring 1 1 selbst ausgebildet. Der Außenring 1 1 ist hierzu im Wesentlichen L-förmig im Querschnitt ausgeführt. Er weist einen horizontalen Schenkel 24, an dem die Laufbahnen für die Wälzkörperreihen 13, 14, 15 ausgebildet sind. Ferner weist er einen vertikalen Schenkel 25 auf, der deutlich länger ist als der horizontale Schenkel 24, so dass der Außenring 1 1 , verglichen mit der Ausgestaltung gemäß der Figuren 2 und 4, vertikal gesehen deutlich länger ist. Der vertikale Schenkel 25 ist hier vollständig mit einer entsprechenden Durchbrechung 19 durchsetzt, die von der Schraube 18 durchgriffen ist, die in eine entsprechende Gewindebohrung 17 am Aufspannabschnitt 16 eingeschraubt ist. An einem Bund 26 des Aufspannabschnitts 16 ist der Außenring 1 1 abgestützt.
Der zylindrische Schenkel 25 ist infolge seiner aufspannabschnittsseitigen Festlegung letztlich elastisch, das heißt, über ihn ist die entsprechende Nach- giebigkeit realisiert, die der die Kompensation einer etwaigen thermisch bedingten Durchmesserweitung im Bereich des Innenrings 12 kompensiert. Die radial-symmetrische Elastizität ist also auch bei dieser Ausgestaltung an der Außenringseite realisiert, wie auch bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Während bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Elastizität über den ringförmigen Aufspannabschnitt 16 realisiert ist, ist bei der Ausgestaltung nach Figur 5 die Elastizität über die ringförmige Ausgestaltung des Schenkels 25 des Außenrings 1 1 realisiert. Auch kann der Schenkel 25 zur Erhöhung seiner Elastizität entsprechende Schlitze aufweisen, so dass er zu- mindest abschnittsweise segmentiert ist. Die Funktion beider Ausgestaltungen ist letztlich die gleiche.
Optional respektive zusätzlich ist in Figur 5 auch eine Ausgestaltungsmöglichkeit für eine radial innenliegende Elastizität gezeigt. Während, siehe Figur 1 , bei einer Realisierung der Elastizität im Bereich des Außenrings der hohlzylindrische Abschnitt 5 der Welle 4 sehr massiv ausgelegt ist, ist bei der Ausgestaltung nach Figur 4 der hohlzylindrische Abschnitt 5 der Welle 4 sehr schmal ausgeführt, so dass die Welle 4 quasi„radial weich" ausgelegt ist. Der hohlzylindrische Abschnitt 5 der Welle 4 bildet den Aufspannabschnitt 28, auf den der Innenring 12 aufgepresst ist. Durch die einstückige Anbindung am Tischflansch 6 ist folglich eine gewisse Elastizität des schmalen hohlzylindrischen Abschnitts 5 relativ zum Tischflansch 6 gegeben. Eine optional erforderliche Versteifung kann über einen radial nach innen verlaufenden Ringbund 27 erreicht werden, an dem auch der Rotor 9 befestigt werden kann.
Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 5 ist folglich eine doppelte Elastizität, sowohl außen als auch innen, vorgesehen.
Ist nur die innenliegende Elastizität über den schmalen hohlzylindrischen Ab- schnitt 5 der Welle 4 vorgesehen und ist der Außenring 1 1 unelastisch am massiven Anordnungsbauteil 3, also dem Tischgestell, befestigt, so würde eine etwaige thermisch bedingte Aufweitung im Bereich der Welle 4 respektive des Innenrings 5 durch die Elastizität des hohlzylindrischen Abschnitts 5, der dann geringfügig einfedert, kompensiert werden. Der Abschnitt 5 kann bei Bedarf mit vertikal verlaufenden Schlitzen versehen sein, um ihn beispielsweise bei gegebener Aussteifung über den Ringbund 27 über seine Höhe hinreichend elastisch auszulegen. An dieser Stelle nochmals abschließend der Hinweis, dass die in Figur 5 gezeigten beiden Ausgestaltungen, nämlich einerseits die integrierte Elastizität im Bereich des Außenrings 1 1 , andererseits die integrierte Elastizität im Bereich des hohlzylindrischen Abschnitts 5, sowohl separat vorgesehen sein können, also nur eine der beiden Elastizitäten integriert sein kann, wie auch beide kumulativ vorgesehen sein können. Selbstverständlich besteht auch die Kombinationsmöglichkeit der innenliegend realisierten Elasti- zität über den schmalen hohlzylindrischen Abschnitt 5 in Verbindung mit den integrierten Elastizitäten gemäß der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 2 und 4.
Bezugszahlenliste
Rundtischmaschine
Tischgestell
Gestellbauteil
Welle
Abschnitt
Tischflansch
Torquemotor
Stator
Rotor
Rundtischlager
Außenring
Innenring
Wälzkörperreihe
Wälzkörperreihe
Wälzkörperreihe
Aufspannabschnitt
Gewindebohrung
Befestigungsschraube
Durchbrechung
Ringnut
Schlitze
Einstich
Einstich
Schenkel
Schenkel
Bund
Ringbund
Aufspannabschnitt

Claims

Patentansprüche
Rundtischlageranordnung, umfassend ein Rundtischlager mit einem Innenring, einem Außenring sowie in einer oder mehreren Reihen angeordneten Wälzkörpern, die am Innen- und am Außenring abwälzen, sowie jeweils ein Anordnungsbauteil mit einem Aufspannabschnitt, mit dem der Außenring und der Innenring verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufspannabschnitt (16, 28) wenigstens eines Anordnungsbauteils (3, 4) radial elastisch am Anordnungsbauteil (3, 4) ausgebildet ist, und/oder dass der Außenring (1 1 ) und/oder der Innenring (12) einen radial elastischen Verbindungsabschnitt (25) aufweisen, über den der jeweilige Ring (1 1 , 12) mit dem Anordnungsbauteil (3, 4) verbunden ist.
Rundtischlageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Aufspannabschnitt (16), der den Außenring (1 1 ) trägt, als umlaufender, über eine umlaufende Ringnut (20) am Anordnungsbauteil (3) elastisch ausgebildeter Ring ausgeführt ist.
Rundtischlageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring einen S-förmigen Querschnitt aufweist.
Rundtischlageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (1 1 ) im Querschnitt im wesentlichen L-förmig ausgeführt ist, wobei am radial nach innen zum Innenring ragenden Schenkel (24) die Wälzkörper (13, 14, 15) laufen und der vertikal verlaufende Schenkel (25) den Verbindungsabschnitt bildet.
Rundtischlageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufspannabschnitt (16) von der Unterseite her zugängliche Durch-brechungen zur Aufnahme von den Verbindungsabschnitt am Aufspannabschnitt fixierenden Schrauben (18) aufweist, die in Gewindebohrungen an der Stirnseite des elastischen Schenkels (25) eingeschraubt sind. Rundtischlageranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der den Aufspannabschnitt (16) bildenden Ring oder der den Verbindungsabschnitt bildenden Schenkel (25) des Außenrings (1 1 ) über radial verlaufende Schlitze (17) segmentiert ist.
Rundtischlageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schlitze (17) vertikal gesehen bis zur Ebene des Grundes der Ringnut (20) oder bis zum nach innen ragenden Schenkel (24) des Außenrings (1 1 ) erstrecken.
Rundtischlageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Aufspannabschnitt (28), der den Innenring (12) trägt, ein den Innenring (12) durchgreifender hohlzylindrischer Abschnitt (5) einer über das Rundtischlager gelagerten Welle (4) ist, gegen den der Innenring (12) radial verspannt ist.
Rundtischlageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, vorzugsweise am unteren Ende des hohlzylindrischen Abschnitts (4), ein sich radial nach innen erstreckender Ringbund (27) vorgesehen ist.
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