NL8303876A - Lagerinrichting voor gereedschapmachines. - Google Patents

Description

> «

Lager inrichting voor gereedschapnachines

Achtergrond van.de uitvinding

Bij steuninrichtingen voor spillen van gereedschapnachines is het tot nu toe gebruikelijk, antifrictielagers te gebruiken, zoals rol- en kogellagers, voor het ondersteunen van een gereedschapsspil in zijn huis. Enige steuninrichtingen vereisen buitengewoon hoge 5 nauwkeurigheid en stijfheid, die niet wordt gevonden in rollagerele-menten, die cyclische onregelmatigheden in een steuninrichting kunnen introduceren. Bij slijpmachines in het bijzonder is het gebleken, dat het hydrostatische lagerstelsel (dat wil zeggen waarbij hogedrukzakken met olie zijn gelegen qp verschillende punten van de cmfcrek van een 10 lagerdiameter van een spil), wordt gebruikt voor het verkrijgen van hoge stijfheid en een goede plaatscentrering. Het hydrostatische lagerstelsel heeft de neiging tot zelf terugstellen in de gecentreerde toestand, als een spil wordt af gebogen. Verscheidene nadelen zijn echter inherent aan een hydrostatisch lagerstelsel, namelijk buiten-15 gewoon nauwe toleranties moeten worden aangehouden over het lekveld van het lager, cm het ontsnappen van vloeistof en dientengevolge druk-daling als gevolg van het lékken toe te laten. Op de tweede plaats moeten buitengewoon hoge drukken, dat wil zeggen in de orde van grootte van 35 kg/cm? of meer door een pcmpstelsel aan de 20 hydrostatische zakken worden geleverd.

Bij spilsteuninrichtingen heeft men getracht, een ander hydraulisch lagertype toe te passen: het hydrodynamische lager. Bij het hydrodynamische lager worden meerdere kantelende kussenschoenen toegepast langs de ontrek van een spillagerdiameter, en men zet de 25 schoenlagers en de spildiameter ander^Lagedrukolie. Wanneer de spil wordt aangedreven met het bedrijfstcerental (in het algemeen een hoog toerental in de orde van grootte van 1000 cpm of hoger), oefent de spil een wrijvingstrekkracht uit qp het vloeistofbad en drijft een oliewig in de speling tussen de spil en het kantelende lagerkussen.

30 Het voordeel van het hydrodynamische lager is, dat een buitengewoon grote stijfheid van het lagerstelsel kan worden opgewekt door de draaiende spil, maar de stijfheid bij startsnelheden en vertraagde 8303876 I * - 2 - snelheden is buitengewoon laag, omdat de druk in het lagerspeling-gebied laag is. Dus bij het starten en vertragen zal de spil in feite wrijven op de onderste schoen van een uit meerdere schoenen bestaand draagstelsel. Na verloop van tijd kan slijtage optreden 5. aan zowel de schoenen als de spillagerdiameter, waardoor het lager-gedrag en de levensduur van de spil sterk worden beïnvloed .

De levensduur van de spillagers houdt dus direct verband met het aantal inschakelingen en uitschakelingen van een spillager-stelsel. Natuurlijk wordt de spil tenminste eenmaal per dag gestart, 10 wanneer een machine voor een werkploeg wordt gestart, en wanneer de slijpsteen moet worden verwisseld, moet de spil ook worden gestept.

Aanvrager heeft de moeilijkheden inherent aan de bekende hydrodynamische lagerstelsels vermeden door een nieuw lager stelsel, waarin een hydrostatisch lager in één geheel met het hydrodynamische 15 stelsel wordt toegepast, en het hydrostatische lager automatisch wordt uitgeschakeld, als het hydrodynamische lager de bedrijfstoestand heeft bereikt.

Samenvatting van de uitvinding De uitvinding is weergegeven in de uitvoeringsvorm, waar-20 in zij is toegepast in een lagerstelsel van een gereedschapmachine, waarin een huis is voorzien van een spilboring en een lagergroep van het type met kantelschoenen in de spilboring is gemonteerd. Een gereedschapsspil (bijvoorbeeld een steunspil van een slijpsteen) is draaibaar gelagerd in de spillagergroep. en hydraulische vloeistof 25 met een eerste bedrijfsdruk wordt aan de spillagercppervlakken toegevoerd. Een hydrostatisch drukgébied wordt gevormd op het onderste kantelschoensegment, en vloeistof met een tweede, hogerebsdrijEsdruk wordt toegevoerd aan het hydrostatische drukgebied. Een vloeistof-regelklep, bijvoorbeeld een kogelterugslagklep, is toegepast in de 30 poort, die de vloeistof onder de hogere druk toevoert aan het hydrostatische drukgebied. Bij bedrijf wordt de spil gedraaid en ondersteund door het hydrostatische drukgébied, tot het punt waarop de spil een bedrijfstoerental bereikt, waardoor een derde, nog hogere bedrijfsdruk (hydrodynamisch opgewekt) in de lagergroep wordt opge-35 wékt.. De derde bedrijfsdruk dient voor het terugstellen van de vloei- 8303875 _ 3 - * x? stofregelklep naar een gesloten stand, waardoor het hydrostatische drukgebied buiteijwerking wordt gesteld.

Korte beschrijving van de tekening Fig. 1 is een langsdoorsnede van het steunhuis van de slijp-5 steenspil van een centerloze slijpmachine.

Fig. 2 is een doorsnede van de slijpsteenspil volgens de lijn II-II in fig. 1.

Fig. 3 is een perspectivisch aanzicht van de onderste steun-schoen van de spillagergroep volgens fig. 1.

10 Fig. 4 is een hydraulisch schema van het spillagersteunstel- sel volgaas fig. 1.

Beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvorm Fig. 1 toont een vertikale langsdoorsnede van een wielkcp 10 van een slijpmachine, waarbij een slijpsteensamenstel 11, bestaande 15 uit een slijpsteen 12, een naaf 13, en een flens 14, door bouten 15 zijn bevestigd op een mcntage-cppervlak 16 van een slijpsteenspil 17.

De slijpsteenspil 17 is ondersteund en draaibaar gelagerd in een paar identieke spillagergroepen 18 van het type met schoenen, die zijn ondersteund in een voorste boring 19 resp. een achterste boring 20 in 20 het wielkophuis 21. De spil 17 is voorzien van een eindrdruklagersamen-stel 22 aan zijn middengedeelte tussen de lager groepten 18, om een axiale beweging van de spil 17 bij bedrijf te verhinderen. Meerdere afdichtingen 23 zijn gemonteerd in de wielkcplagerboringen 19 en 20, om een hoeveelheid hydraulische olie onder lage druk cp te sluiten aan 25 de lagergroepen 18, en cm het binnendringen van verontreinigingen in het stelsel te verhinderen. Het achtereinde van de spil 17 draagt een aandrijf schijf 24, die door middel van rieten wordt aangedreven door een aandrij fmotor (niet getekend) voor de wielkopspil.

De trekkracht van de riem is in het algemeen naar beneden 30 gericht, ondat de motor aan de onderzijde van de machine (niet getekend) is qogesteld. Voor een deskundige in het duidelijk, dat adat een aandrijf stelsel met riemen niet een zuiver koppel overbrengt qp het aangedreven orgaan, in een stelsel met een groot vermogen aanzienlijke trekkrachten in de rieten kunnen heersen, bijvoorbeeld in de orde van 35 grootte van 272 kg of meer. Het slijpsteensamenstel 11 bij een grote

A

» V

- 4 - slijpmachine, bijvoorbeeld een centerloze slijpmachine, kan ook ongeveer 227 kg of meer wegen. Daaruit blijkt, dat zeer grote krachten worden uitgeoefend op de onderste schoen van een lagergroep 18 door de combinatie van: het gewicht van de spil, het gewicht van het 5 slijpsteensamenstel; en de trekkracht in de riemen.

Onder verwijzing naar fig. 2 in combinatie met fig. 1 ziet men, dat de in het onderhavige stelsel toegepaste lagergroep 18 een in hoofdzaak conventioneel hydrodynamisch lager met kantelkussens en meerdere schoenen is, waarbij de lagerholte 25 is gevuld met 10 hydraulische olie onder lage druk voor het starten van de spil 17, en, als de spil 17 draait, neemt hij een oliefilm op en drijft deze in de voorste rand 26 van een kussen of schoen 27, waardoor een hoge hydrodynamische druk wordt opgewekt tussen de oppervlakken van de schoen en de spil, zodat de spil 17 op een oliefilm draait. De schoen 15 27 wordt gekanteld om een schamierpen, teneinde een evenwichtstand te vinden ten opzichte van de spil 17, wanneer een hydrodynamische druk wordt opgewekt.

Het valt in te zien, dat de onderste schoen 28 van een lagergroep 18 wrijvingscontact kan ondervinden met de spil 17 en als 20 gevolg daarvan slijtage, als de spil 17 wordt gestart en voordat de hogedrukfilm tot stand is gébracht, Het starten kant in het algemeen tenminste eenmaal per dag voor bij het .inbedrijfstellen van een machine, maar kan in feite meerdere keren voorkonen, als de machine regelmatig wordt uitgeschakeld. Bijvoorbeeld als een slijpsteen af-25 schilfert of op een andere wijze wordt beschadigd en gedurende de verschillende ploegendiensten moet warden vervangen, moet de spil worden gestopt. Op dezelfde wijze wordt, wanneer op saimige plaatsen (in het bijzonder in Europa) bij automatisch geladen machines een onderdeel vastgeklemd komt te zitten, de slijpsteen uitgeschakeld, terwijl 30 de machine wordt vrijgemaakt van het vastgeklemde werkstuk. Deze frequentie van uitschakelen kan tien of meer keren per dag bedragen.

Uit fig. 2 blijkt, dat de linkerschoen 27 kantelbaar is om een vaste schamierpen 29 en dat de rechter en de bovenste schoen 27 ook schamierbaar zijn om een vast tapdeel 30 van een wielkopplug 35 31. De wielkopplug 31 is door middel van bouten 32 bevestigd in een 330,3376

< J

- 5 - radiale boring 33 van het wielkophuis 21, en is voorzien van een centraal getapt gat 34, waardoor drukmetingen kunnen worden uitgevoerd door inbrengen van een van schroefdraad voorziene drukmeter (niet getekend). Wanneer de meter niet wordt gebruikt, wordt het getapte 5 gat 34 voorzien van een plug. De onderste schoen 28 van de lagergroep 18 is schamiezbaar cp een speciale schamierpen 35, die in een radiale boring van het wielkqphuis 21 is geperst. De schamierpen 35 heeft een grote stuurdiameter 36, die is cpgenanen in een boring van de schoen 28. De onderste kleine diameter 37 van de pen 35 is in de boring 10 van het huis geperst. Een centraal gat 38 strekt zich uit over de lengte van de schamierpen 35, en een gat 39 met een kleine diameter is van de stuurboring door de schoen 28 heen aangebracht. Een O-ring 40 is aangebracht rondom de stuurdiameter 36, cm drukvloeistof, die door het centrale gat 38 en de schoen 28 is toegevoerd, af te dichten. Eet 15 onderste einde van de schamierpen 35 is verbonden met een gat 41, dat evenwijdig aan de spil 17 door het wielkophuis 21 is geboord.

Uit fig. 1 blijkt, dat het dwars geboorde gat 41 aan het buitenste oppervlak 42 van het huis is voorzien van een plug en aan een binnencppervlak 43 van het wielkophuis 21 is voorzien van schroef-20 draad voor het cpnemen van een hydraulische leiding 44. Een tweede hydraulische leiding 45 is op soortgelijke wijze verbonden met de achterste spillagergroep 18. De schamierpen 35 is opgesteld in een axiale positie in het midden van de schoen 28. Eet doel van de geboorde schamierpen 35 en de hydraulische leiding 44 is het toevoeren van de 25 hydraulische vloeistof onder druk, cnmiddelijk voor het starten van de spil, naar een lager liggend gebied 46 in de onderste schoen- zie fig. 3. Het lager liggende gebied of deel 46 van de schoen 28 heeft een diepte in de orde van grootte van verscheidene duizerrdsten van een millimeter en heeft een voldoende grote axiale breedte en cratrekslengte, 30 cm een oppervlak te creëren voor hydrostatisch hefvermogen, dat moet worden vermenigvuldigd met de hydraulische druk, die door de schamierpen 35 wordt toegevoerd. De toegepaste hydraulische druk is afkomstig van een drukbron, zoals een machinepcmp, die een laag debiet maar een hoge druk heeft, en de vloeistof onder druk wordt gestuurd door een 35 kleppenblok 47, dat een paar kogelterugslagkleppen 48 voedt. De kogel- 83Q3S76 - 6 - * b terugslagkleppen 48 zijn van een conventioneel type, waarbij de stroming uit de drukbron een kogel 49 en een veer 50 terugdrukt, om vloeistof door de hydraulische leiding 44, 45 toe te voeren aan de lagergroepen 18. De toegepaste hydrostatische druk is voldoende groot, 5 cm het grootste deel van de totale spilbelasting bij het starten op te nemen. De hydrostatische druk tilt de spil 17 niet geheel vrij op van het oppervlak van de onderste schoen, maar beoogd wordt, dat men bij bepaalde constructies de spil 17 geheel wil optillen. De hydrostatische druk is iets lager dan de maximale hydrodynamische druk, die 10 aan het grensvlak van schoen en spil wordt opgewekt. Dus wanneer de spil 17 zijn maximale toerental en dientengevolge maximale hydrodyna-mische druk bereikt, zal de opgewekte druk de toevoerdruk in de hydrostatische zak overwinnen en zal In combinatie net de veerkracht de kogel 49 van de kogelterugslagklep 48 in een gesloten stand drukken, 15 waardoor de toevoer van hydrostatische druk wordt afgesloten.

Fig. 4 tocnt een hydraulisch schema voor het beschreven en getékende lagerstelsel. De slijpsteenspil 17 is ondersteund in een paar lagergroepen 18 en de onderste schoen 28 van de groep is voorzien van een hydrostatische zak of lagerjliggend oppervlak 46, dat door een 20 verspanende bewerking daarin is aangebracht. De hydraulische pomp 51 voert hydrostatische drukolie uit de tank 52 toe aan de kogelterugslag-kleppen 48, cm een de belasting opheffende of hefkracht op de spil 17 uit te oefenen. De pomp 52 voert ook lagedrukolie toe via een hydraulische leiding 53, cm vulolie toe te voeren in het algemene gebied 25 van de lagergroep 18, tussen de afdichtingen (niet getekend), zie fig.

1). De spil 17 kan niet draaien voordat voldoende hydraulische olie aanwezig is in het lagergebied, waarvan de aanwezigheid wordt af getast door een paar drukschakelaars 54, 55. Nadat de drukschakelaars 54, 55 zijn bediend, kan de spilaandrijfmotor (niet getekend) beginnen te 30 werken. Hydraulische drukolie wordt via een leiding 56 ook toegevoerd aan het druklagersamenste 1 22 van de spil. Een reeks afvoerleidingen zijn met elkaar verbonden in een gemeenschappelijke leiding 57, om de olie uit de spillagergroepen 18 en het druklagersamenstel 22 af te voeren. Zodoende worden de voordelen van een spillager met hydrodynamisch 35 kantelkussen met hoge prestatie gehandhaafd, terwijl de problemen bij 8303876 4 *f - 7 - bij het starten en de daaruit voortvloeiende slijtage warden opgelost door de toepassing van een hydrostatisch lager in de onderste schoen 28. De hydrostatische toevcerdruk wardt door de spil 17 op of nabij zijn maximale toerental automatisch afgesloten. Op soortgelijke wijze 5 kont bij het uitschakelen de hydrostatische druk weer terug in bedrijf, om een groot deel van de belasting van de spil 17 gedurende het vertragen op te nonen.

Het volgende voorbeeld toont typische parameters van een proefmachine en de resultaten wat betreft de slijtage: 10 gewicht van de spil: 131 kg slijpsteencndersteuning (max.): 210 kg trekkracht in de riem: 250 kg

Berekende reactiekrachten: (a) voorste schoen (het dichtst bij de wiel-15 ondersteuning) - 183 kg (b) achterste schoen - 456 kg hydrostatische druk: 17,5 - 21 kg/cm2 hydrostatische ontlasting: (a) voorste onderste schoen -2q 10 irm breed, oppervlak van 2,4 cm2, 0,05 nm diep, (b) achterste onderste schoen - 25 mm breed, oppervlak van 9,29 cm2, 0,05 nm diep, 25 hydrostatische kracht: (a) voorste schoen - 130 kg (b) achterste schoen - 432 kg draaisnelheid: 45m/sec. cmtreksnelheid spil (1410 cpm) l^drodynamische druk in lagerjïiggend gebied: 35 kg per cm2 G. 34 m/sec.

42 kg/cm2 0. 45 m/sec.

uitbreekmoment: (a) zonder hydrostatische druk - 10 kgm (b) met hydrostatische druk - 4 kgm slijtage 6 grensvlafcjspil/schoen: (a) zonder hydrostatische druk - 12 micrcmete^slijtage na 250 starts/ stops 25 (b) met hydrostatische druk - 2 micro- 83 0 3 S7 6 meterjslijtage na 1000 starts/stops

A

- δ -

De uitvinding is toegelicht aan de hand van een paar spil-lagergroepen, die tussen de eindlasten van een slijpsteenspil zijn gelegen, naar beoogd wordt, dat het aandrijf punt van de spil tussen de lagers zou kunnen zijn gelegen, zoals bij een regelwielsamenstel 5 van een centerloze slijpmachine, waarin typisch een kettingaandrij-ving tussen de lagers wordt toegepast. Verder kan het lagerstelsel zich uitstrekken aan weerszijden van een slijpsteen, zodat de slijpsteen stijver is ondersteund dan bij een vrijdragend stelsel.

Ofschoon de uitvinding is toegelicht aan de hand van een 10 bijzonder uitvoeringsvorm, is het niet de bedoeling de uitvinding tot een dergelijke uitvoeringsvorm te beperken, maar strékt de uitvinding zich in de plaats daarvan uit tot alle ontwerpen en wijzigingen, die binnen de ontvang van de bijgaande conclusies vallen.

8303876

Claims (4)

1. Iagerstelsel voor een gereedschapnachine, gekenmerkt door: (a) een huis, voorzien van tenminste een spilboring; (b) een lagergroep, voorzien van tenminste twee kantelbare schoensegmenten, die elk een boogvormig spiHageroppervlak bezit- 5 ten? (c) een spil, die draaibaar in de spillagergroep is gelagerd; (d) vloeistof met een eerste bedrijfsdruk, die aan de spil-lagercppervlakken wordt toegeveerd; (e) een hydrostatisch drukgebied dat op één van de kantelbare 10 schoensegmenten is begrensd? en (f) vloeistof op een tweede bedrijfsdruk, die aan het hydrostatische drukgebied wordt toegevoerd.

2. Iagerstelsel voor een gereedschapnachine volgens conclusie 1, verder gekenmerkt door een vloeistofregeiklep, die de vloei- 15 stof op de tweede bedrijfsdruk toevoert, die door de tweede bedrijfsdruk onder voorspanning naar een open stand wordt gedrukt en die door een derde bedrijfsdruk, die bydrcdynamisch door de draaiing van de spil wordt opgemekt, onder voorspanning naar een gesloten stand wordt gedrukt.

3. Iagerstelsel voor een gereedschapnachine, gekenmerkt door: (a) een huis, voorzien van tenminste één spilboring? (b) een paar lagergroepen, die elk zijn voorzien van tenminste twee kantelbare schoensegmenten-en elk een boogvormig spillager- 25 oppervlak bezitten; (c) een gereedschapsspil, die draaibaar in de spillagergroepen is gelagerd? (d) hydraulische vloeistof cp een eerste betrekkelijk lage bedrijfsdruk, die aan de spillageroppervlakken wordt toegevoerd? 30 (e) een hydrostatisch drukgebied, dat op het onderste kantel bare schoensegment in de lagergroepen is begrensd; en (f) bydraulische vloeistof op een tweede betrekkelijk hoge bedrijfsdruk, die aan het hydrostatische drukgebied wordt toegevoerd. 8303376 - 10 - η

4. Lagerstelsel voor een gereedschapmachine volgens conclusie 3, verder gekenmerkt door een vloeistofterugslagklep, die de hydraulische vloeistof met een tweede betrekkelijk hoge bedrijfs-druk toevoert, waarbij de terugslagklep onder voorspanning naar 5 een open stand wordt gedrukt door de tweede betrekkelijk hoge bedrijfsdruk, en onder voorspanning naar een gesloten stand wordt gedrukt door een derde bedrijfsdruk die hoger is dan de tweede bedrijfsdruk, welke derde bedrijfsdruk langs hydrodynamische weg door draaiing van de spil wordt opgewekt. 3303375 /~: . Λ i ·~ι