EP4558737A1 - Rundtischlageranordnung - Google Patents

Rundtischlageranordnung

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EP4558737A1
EP4558737A1 EP23745065.5A EP23745065A EP4558737A1 EP 4558737 A1 EP4558737 A1 EP 4558737A1 EP 23745065 A EP23745065 A EP 23745065A EP 4558737 A1 EP4558737 A1 EP 4558737A1
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EP
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rotary table
membrane
table bearing
bearing arrangement
arrangement according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP23745065.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Haertel
Christian Straub
Dietmar Rudy
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
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    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
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    • B23Q16/08—Indexing equipment having means for clamping the relatively movable parts together in the indexed position
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    • F16C2300/10—Application independent of particular apparatuses related to size
    • F16C2300/14—Large applications, e.g. bearings having an inner diameter exceeding 500 mm
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    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39—General buildup of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

Definitions

  • the invention relates to a rotary table bearing arrangement, comprising a rotary table bearing with an inner ring, an outer ring and rolling elements arranged in one or more rows, which roll on the inner and outer rings.
  • Rotary axes or rotary tables are used in machine tools and are supported by an axial-radial bearing.
  • Such a rotary table bearing arrangement is disclosed, for example, in DE 102014205097.
  • Rotary tables must withstand different machining forces without allowing any significant relative movements.
  • the axial-radial bearing also absorbs tilting moments.
  • the drive of the rotary table generates the tangential moment. This is not sufficient for many processes. Therefore, the rotary axis is usually fixed using a clamp after positioning. Such a clamping is shown, for example, in DE102019106088 Al.
  • the clamping does not absorb any kinetic energy, it is not a brake, but rather creates a tangential moment of resistance that remains in position. To ensure this, the clamping, bearings and table top must be coordinated very precisely.
  • the invention is based on the object of specifying a rotary table bearing arrangement which enables a simple adjustment of a rotary table.
  • a rotary table bearing arrangement comprising a rotary table bearing with an inner ring, an outer ring and rolling elements arranged in one or more rows, as well as a wave washer with which a rotary table to be assembled can be connected, a clamping device being provided which is mounted on the wave washer acts in such a way that a tangential moment acting on the rotary table bearing can be compensated for by a tangential moment of resistance.
  • Adjusting the clamping of a rotary table has previously required considerable effort, as the coordination between the table top and the housing is difficult due to different manufacturing tolerances of large parts.
  • this adjustment process is considerably simplified, in particular because the bearing surfaces are manufactured with high precision.
  • the reduction in assemblies also results in shorter assembly times.
  • the clamping device preferably has a membrane which generates the tangential moment of resistance through friction on the shaft washer. The jamming is therefore achieved by friction on the membrane.
  • membrane here means a flat component that has significant elastic deformability.
  • a non-movable ring surrounding the shaft disk which forms a chamber which is sealed in a pressure-tight manner by the membrane, the chamber having a supply for a pressure medium and the ring being arranged in such a way that when a pressure medium is supplied the chamber moves the membrane towards the wave washer and thereby generates the tangential moment of resistance.
  • the membrane can also surround the wave washer in sections.
  • the jamming can be accomplished in a simple manner by supplying the print medium.
  • the pressure medium can be gaseous or liquid, and the clamping can therefore be pneumatic or hydraulic.
  • the membrane springs back automatically when the pressure in the pressure medium is reduced.
  • the membrane is therefore designed by an elastic design in such a way that that no additional reset actuator is required.
  • a return spring is preferably provided, through which the membrane can be moved back to its starting position when the pressure in the pressure medium is reduced.
  • Such a return spring is particularly advantageous if the design of the membrane requires a rigidity that does not allow automatic return.
  • the membrane preferably has a surface facing the wave disk with a friction-increasing property.
  • the membrane material that ensures mechanical strength and elasticity can be selected regardless of the fact that there is also a high frictional force to ensure a sufficient tangential moment of resistance. This friction force is generated via the surface material.
  • the membrane acts on an axial surface of the wave washer.
  • the wave washer is preferably expanded in the radial direction so that the part of the axial surface that is in contact with the membrane lies outside an assembly area of the rotary table.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of a part of a rotary table machine with a rotary table bearing arrangement
  • Figure 2 shows a rotary table bearing arrangement with a clamping device.
  • Figure 1 shows a section of a rotary table machine 1, comprising a table frame 2 with a frame component 3. Also provided is a shaft 4 with a clamping section for the inner ring of the rotary table bearing, this clamping section being 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 rotary table to be rotated is accommodated.
  • the rotary table bearing arrangement also includes the actual rotary table bearing 10, with an outer ring 11 and an inner ring 12.
  • the inner ring 12 is guided on the outer ring 11 via a total of three rows of rolling elements 13, 14, 15, the rows of rolling elements 13 and 14 being the axial support and the row of rolling elements 15 serve for radial support.
  • the same physical effects also apply to other bearing designs, such as: B. double row angular roller bearings.
  • FIG. 2 now shows, partially schematically, an addition to the rotary table bearing from Figure 1, which is known as such, with a clamping device 33.
  • This includes a ring 35 which surrounds a wave washer 30, on which the table flange according to Figure 1 sits.
  • a chamber 37 is formed in the ring 35, which is designed to be pressure-tight, sealed by seals 45.
  • One side of the chamber 37, which is aligned towards the wave washer 30, is designed as a membrane 31, that is, the chamber wall is designed to be thin in area, that it has sufficient elasticity to be able to be brought into contact with the wave washer 30 on an axial surface 30a.
  • pressure medium can be introduced into the chamber 37 via a feed 39 under such a pressure that the resulting excess pressure bulges the membrane 31 outwards so that it reaches the axial surface 30a.
  • the pressure medium is directed to the feed 39 via a channel 43 shown schematically.
  • the pressure can be adjusted using measuring and control units (not shown) so that the desired clamping force is created on the shaft washer 30 and thus a sufficient tangential moment of resistance is built up.
  • the membrane 31 can be designed in such a way that when the pressure in the pressure medium is reduced, it automatically returns to its starting position due to its own elasticity, in which it releases the wave washer 30 again.
  • a return spring 41 is provided which causes or supports this return.
  • the membrane 31 also has a surface 31a directed towards the wave washer 30, which has a high coefficient of friction.
  • the membrane 31 can be formed from a base material suitable for strength and elasticity, regardless of a coefficient of friction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Holding Or Fastening Of Disk On Rotational Shaft (AREA)

Abstract

Rundtischlageranordnung mit einem Rundtischlager (10), bei welcher eine Klemmvorrichtung (33) so auf eine Wellenscheibe (30) einwirkt, dass ein Tangentialmoment, welches auf das Rundtischlager (10) wirkt, durch ein Tangentialwiderstandsmoment kompensierbar ist. Hierzu kann über einen Kanal (43) und eine Zuführung (39) ein Druckmittel in eine von einem Ring (35) umgebene, durch Dichtungen (45) abgedichtete, Kammer (37), welche eine Membran (31) mit einer Oberfläche (31a) aufweist, eingebracht werden. Die Oberfläche (31a) der Membran (31) weist einen hohen Reibwert auf und kann mit einer Axialfläche (30a) der Wellenscheibe (30) Kontakt machen. Bei Abbau des Druckes im Druckmittel oder durch eine zusätzliche Komponente wie eine Rückstellfeder (41) kann die Membran (31) wieder in ihre Ausgangsform zurückkehren.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Rundtischlageranordnung
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
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.
Hintergrund der Erfindung
In Werkzeugmaschinen werden Rundachsen bzw. Rundtische eingesetzt und dabei mit einem Axial-Radial-Lager gelagert. Eine solche Rundtischlageranordnung ist z.B. offenbart in der DE 102014205097.
Rundtische müssen unterschiedlichen Bearbeitungskräften standhalten, ohne dabei nennenswerte Relativbewegungen zuzulassen. Das Axial-Radial-Lager nimmt neben Gewichtskräften auch Kippmomente auf. In einer Simultanbearbeitung (alle Achsen im Eingriff) erzeugt der Antrieb des Rundtisches das Tangentialmoment. Dieses ist für viele Prozesse nicht ausreichend. Daher wird die Rundachse nach der Positionierung in der Regel über eine Klemmung festgesetzt. Eine solche Klemmung zeigt beispielsweise die DE102019106088 Al.
Die Klemmung nimmt keine kinetische Energie auf, sie ist keine Bremse, sondern erzeugt ein positionstreues Tangentialwiderstandsmoment. Um dies zu gewährleisten, müssen Klemmung, Lager und Tischplatte sehr genau aufeinander abgestimmt sein.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rundtischlageranordung anzugeben, die eine einfache Einstellung eines Rundtisches ermöglicht.
Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Rundtischlageranordnung vorgeschlagen, umfassend ein Rundtischlager mit einem Innenring, einem Außenring sowie in einer oder mehreren Reihen angeordneten Wälzkörpern, sowie einer Wellenscheibe, mit der ein zu montierender Rundtisch verbindbar ist, wobei eine Klemmvorrichtung vorgesehen ist, die auf die Wellenscheibe so einwirkt, dass ein Tangentialmoment, welches auf das Rundtischlager wirkt, durch ein Tangentialwiderstandsmoment kompensierbar ist.
Die Einstellung der Klemmung eines Rundtisches erfordert bisher einen beträchtlichen Aufwand, da die Abstimmung zwischen Tischplatte und Gehäuse bedingt durch unterschiedliche Fertigungstoleranzen von Großteilen schwierig ist. In dem nun erstmals ein Axial-Radial Wälzlager eines Rundtisches in einer Rundtischlageranordnung mit einer Klemmung kombiniert wird, vereinfacht sich dieser Einstellungsprozess beträchtlich, insbesondere weil die Lageroberflächen mit hoher Genauigkeit gefertigt sind. Durch die Reduktion der Baugruppen ergeben sich zudem kürzere Montagezeiten.
Bevorzugt weist die Klemmvorrichtung eine Membran auf, die durch Reibung an der Wellenscheibe das Tangentialwiderstandsmoment erzeugt. Die Verklemmung ist somit durch Reibung an der Membran realisiert. Unter „Membran" ist hier ein flächiges Bauteil zu verstehen, welches eine wesentliche elastische Verformbarkeit aufweist.
Weiter bevorzugt ist ein die Wellenscheibe umgebender, nicht beweglicher Ring vorgesehen, der eine Kammer bildet, die durch die Membran druckdicht abgeschlossen ist, wobei die Kammer eine Zuführung für ein Druckmedium aufweist und wobei der Ring so angeordnet ist, dass sich bei Zuführung eines Druckmediums in die Kammer die Membran in Richtung auf die Wellenscheibe bewegt und hierbei das Tangentialwiderstandsmoment erzeugt. Es muss hier kein geschlossener Ring vorliegen, die Membran kann auch abschnittsweise die Wellenscheibe umgeben. In dieser Ausführungsform lässt sich die Verklemmung in einfacher Weise durch Zuführung des Druckmediums bewerkstelligen. Dabei kann das Druckmedium gasförmig oder flüssig, die Verklemmung somit pneumatisch oder hydraulisch sein.
Bevorzugtermaßen federt die Membran bei einer Druckreduzierung im Druckmedium selbstständig zurück. Die Membran ist somit durch eine elastische Ausführung so ausgebildet, dass kein zusätzlicher Rückstellaktuator benötigt wird.
Bevorzugt ist eine Rückstellfeder vorgesehen, durch die die Membran bei einer Druckreduzierung im Druckmedium bis in ihre Ausgangslage zurückbewegbar ist. Eine solche Rückstellfeder ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Ausführung der Membran eine Steifigkeit erfordert, die eine selbsttätige Rückstellung nicht ermöglicht.
Bevorzugt hat die Membran eine zur Wellenscheibe gerichtete Oberfläche mit einer reibungserhöhenden Eigenschaft. Durch Beschichtung oder sonstige Aufbringung einer solchen Oberfläche auf die Membran, kann der die mechanische Festigkeit und Elastizität gewährleistende Membranwerkstoff unabhängig davon gewählt werden, dass auch eine hohe Reibkraft zur Sicherstellung eines ausreichenden Tangentialwiderstandsmomentes vorliegt. Diese Reibkraft wird über das Oberflächenmaterial erzeugt.
Weiter bevorzugt wirkt die Membran auf eine Axialfläche der Wellenscheibe ein. Dabei ist bevorzugtermaßen die Wellenscheibe in radialer Richtung so erweitert, dass der in Kontakt zur Membran stehende Teil der Axialfläche außerhalb eines Montagebereiches des Rundtisches liegt.
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 Rundtischlageranordnung,
Figur 2 eine Rundtischlageranordnung mit einer Klemmvorrichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Rundtischmaschine 1, umfassend ein Tischgestell 2 mit einem Gestellbauteil 3. Vorgesehen ist des Weiteren eine Welle 4 mit einem Aufspannabschnitt für den Innenring des Rundtischlagers, 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.
Die Rundtischlageranordnung umfasst ferner das eigentliche Rundtischlager 10, mit einem Außenring 11 und einem Innenring 12. Der Innenring 12 ist auf dem Außenring 11 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 nun teilweise schematisch eine Ergänzung des Rundtischlagers aus Figur 1, welche als solche bekannt ist, um eine Klemmvorrichtung 33. Diese umfasst einen Ring 35, welcher eine Wellenscheibe 30 umgibt, auf der wiederum der Tischflansch nach Figur 1 aufsitzt. Im Ring 35 ist eine Kammer 37 gebildet, die druckdicht ausgeführt ist, abgedichtet durch Dichtungen 45. Eine Seite der Kammer 37, welche zur Wellenscheibe 30 hin ausgerichtet ist, ist als Membran 31 ausgeführt, dass heißt, die Kammerwand ist flächig dünn so ausgeführt, dass sie eine ausreichende Elastizität aufweist, um mit der Wellenscheibe 30 auf einer Axialfläche 30a in Kontakt gebracht werden zu können. Hierfür kann über eine Zuführung 39 Druckmittel unter einem Druck so in die Kammer 37 eingeleitet werden, dass ein entstehender Überdruck die Membran 31 nach außen wölbt, so dass sie die Axialfläche 30a erreicht. Das Druckmittel wird über einen schematisch dargestellten Kanal 43 zur Zuführung 39 geleitet. Über nicht näher dargestellte Mess- und Kontrolleinheiten kann der Druck so eingestellt werden, dass die gewünschte Klemmkraft auf die Wellenscheibe 30 entsteht und somit ein ausreichendes Tangentialwiderstandsmoment aufgebaut wird.
Die Membran 31 kann so ausgeführt sein, dass sie bei Abbau des Druckes im Druckmittel aufgrund ihrer eigenen Elastizität selbstständig in ihre Ausgangslage zurückkehrt, in der sie die Wellenscheibe 30 wieder frei gibt. Im hier gezeigten Beispiel ist eine Rückstellfeder 41 vorgesehen, die diese Rückstellung bewirkt oder unterstützt. Die Membran 31 weist zudem eine auf die Wellenscheibe 30 hin gerichtete Oberfläche 31a auf, welche einen hohen Reibwert hat. Hierdurch kann die Membran 31 unabhängig von einem Reibwert aus einem für Festigkeit und Elastizität geeigneten Grundmaterial gebildet sein.
Bezugszahlenliste Rundtischmaschine Gestellbauteil Welle Abschnitt Tischflansch Rundtischlager Außenring Innenring Wälzkörperreihe Wälzkörperreihe Wälzkörperreihe Wellenscheibe a Axialfläche Membran a Oberfläche Klemmvorrichtung Ring Kammer Zuführung Rückstellfeder Kanal Dichtung

Claims

Patentansprüche
1. Rundtischlageranordnung, umfassend ein Rundtischlager (10) mit einem Innenring (12), einem Außenring (11) sowie in einer oder mehreren Reihen angeordneten Wälzkörpern (13,14,15), sowie einer Wellenscheibe (30), mit der ein zu montierender Rundtisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klemmvorrichtung (33) vorgesehen ist, die auf die Wellenscheibe so einwirkt, dass ein Tangentialmoment, welches auf das Rundtischlager wirkt, durch ein Tangentialwiderstandsmoment kompensierbar ist.
2. Rundtischlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (33) eine Membran (31) aufweist, die durch Reibung an der Wellenscheibe (30) das Tangentialwiderstandsmoment erzeugt.
3. Rundtischlageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Wellenscheibe (30) umgebender, nicht beweglicher Ring (35) vorgesehen ist, der eine Kammer (37) bildet, die durch die Membran (31) druckdicht abgeschlossen ist, wobei die Kammer (37) eine Zuführung (39) für ein Druckmedium aufweist und wobei der Ring (35) so angeordnet ist, dass sich bei Zuführung eines Druckmediums in die Kammer (37) die Membran (31) in Richtung auf die Wellenscheibe (30) bewegt und hierbei das Tangentialwiderstandsmoment erzeugt.
4. Rundtischlageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium gasförmig ist.
5. Rundtischlageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium flüssig ist.
6. Rundtischlageranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (31) bei einer Druckreduzierung im Druckmedium selbstständig zurückfedert.
7. Rundtischlageranordnung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder (41) vorgesehen ist, durch die die Membran (31) bei einer Druckreduzierung im Druckmedium bis in ihre Ausgangslage zurückbewegbar ist.
8. Rundtischlageranordnung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (31) eine zur Wellenscheibe (30) gerichtete Oberfläche (31a) mit einer reibungserhöhenden Eigenschaft aufweist. Rundtischlageranordnung nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (31) auf eine Axialfläche (30a) der Wellenscheibe (30) einwirkt. Rundtischlageranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen- scheibe (30) in radialer Richtung so erweitert ist, dass der in Kontakt zur Membran (31) stehende Teil der Axialfläche (30a) außerhalb eines Montagebereiches des Rundtisches liegt.
EP23745065.5A 2022-07-19 2023-07-13 Rundtischlageranordnung Withdrawn EP4558737A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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DE102022117969.9A DE102022117969A1 (de) 2022-07-19 2022-07-19 Rundtischlageranordnung
PCT/DE2023/100522 WO2024017437A1 (de) 2022-07-19 2023-07-13 Rundtischlageranordnung

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ID=87468467

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23745065.5A Withdrawn EP4558737A1 (de) 2022-07-19 2023-07-13 Rundtischlageranordnung

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CN (1) CN119365695A (de)
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WO (1) WO2024017437A1 (de)

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