DE102005053622B4 - Axial-Radial-Lager, insbesondere für einen Rundtisch einer Werkzeugmaschine - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft ein insbesondere für einen Rundtisch einer Werkzeugmaschine geeignetes Axial-Radial-Lager. Ein derartiges Axial-Radial-Lager umfasst einen Innenring mit einem ringförmig umlaufenden Vorsprung sowie einen Außenring, welcher den Vorsprung des Innenrings U-förmig umgreift. Zwischen dem Vorsprung des Innenrings und der U-förmigen Innenkontur des Außenrings sind der Axiallagerung dienende sowie der Radiallagerung dienende Wälzkörperreihen angeordnet.
- Hintergrund der Erfindung
- Ein Axial-Radial-Lager der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 38 42 464 A1 bekannt. Hierbei handelt es sich um ein zusammengesetztes Zylinderrollenlager, das beispielsweise für einen Drehtisch einer sehr großen Baumaschine verwendbar sein soll. In diesem Anwendungsgebiet werden typischerweise zwar hohe Anforderungen an die Robustheit, jedoch nur vergleichsweise geringere Anforderungen an die mechanische Präzision der Lagerung gestellt. - Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Axial-Radial-Lager anzugeben, das besonders für Rundtische in Werkzeugmaschinen, auch unter wechselnden Umgebungsbedingungen sowie für Drehzahlkennwerte n × dm (Drehzahl mal mittlerer Lagerdurchmesser) von mehr als 200.000 mm/min, geeignet ist.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Axial-Radial-Lager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Axial-Radial-Lager weist einen Innenring sowie einen relativ zu diesem verdrehbaren, axial und radial gelagerten Außenring auf, wobei eine Innenkontur des Außenrings einen Vorsprung des Innenrings U-förmig umgreift. Die Axiallagerung bewirkende Wälzkörperreihen sind dabei an den beiden Schenkeln der U-förmigen Innenkontur, d. h. zwischen dem Außenring und den Stirnseiten des ringförmigen Vorsprungs des Innenrings, angeordnet. Zusätzlich sind zwischen dem Umfang des Vorsprungs des Innenrings und dem Außenring angeordnete Wälzkörper zur Radiallagerung vorgesehen. Diese Radialwälzkörper sind somit radial außerhalb der der Axiallagerung dienenden Wälzkörperreihen angeordnet.
- Der Innenring weist ein Innenringteil auf, auf welchem sowohl die Wälzkörper der Axiallagerung als auch die Wälzkörper der Radiallagerung abrollen, oder besteht ausschließlich aus einem solchen Innenringteil. An diesem ist ein Anschlussteil als lasttragendes Teil angeschraubt, welches typischerweise ebenfalls rotationssymmetrisch ist. Zur Verschraubung des Innenringteils mit dem Anschlussteil sind Schrauben vorgesehen, die in axialer Ausrichtung in einer Schraubenreihe radial innerhalb der Wälzkörperreihen, die der Axiallagerung dienen, angeordnet sind. Das Anschlussteil, das typischerweise konzentrisch zum Innenring angeordnet ist, ist beispielsweise fest mit dem Gestell einer Werkzeugmaschine verbunden.
- Mittels einer weiteren Verschraubung ist am Außenring – in der Regel ebenfalls konzentrisch zu diesem – ein Anbauteil, insbesondere ein Rundtisch einer Werkzeugmaschine, befestigt. Auch die Schrauben dieser Verschraubung sind radial innerhalb der Wälzkörperreihen, zumindest innerhalb der der Radiallagerung dienenden Wälzkörper, angeordnet. Das am Außenring angeschraubte Anbauteil hat typischerweise eine größere Masse und eine größere thermische Trägheit als der Außenring selbst. Bei einer Erwärmung des Außenrings kann sich dieser aufgrund der, bezogen auf die Wälzkörperanordnung, innen liegenden Verschraubung ungehindert nach außen ausdehnen. Entsprechendes gilt für den Innenring. Hierbei ist es von besonderer Bedeutung, dass keine Verschraubungen zwischen dem Außenring und dem an diesem befestigten Anbauteil im Bereich radial außerhalb der Wälzkörper vorhanden sind. Allgemein existiert keine in Radialrichtung wirksame Verbindung zwischen dem Außenring und dem Anbauteil radial außerhalb der Wälzkörper der Radiallagerung.
- In besonders vorteilhafter Ausgestaltung fluchten die der Verbindung des Außenrings mit dem Anbauteil dienenden Schrauben mit der Schraubenreihe, welche das Innenringteil mit dem lasttragenden Anschlussteil verbindet. Mit anderen Worten: Die Verschraubung des Innenringteils mit Anschlussteil sowie die Verschraubung des Außenrings mit dem Anbauteil, insbesondere Rundtisch, sind in einem gemeinsamen Ringraum angeordnet, welcher konzentrisch innerhalb eines Ringraumes, in dem sich die Wälzkörper der Radiallagerung, vorzugsweise sowohl die Wälzkörper der Radiallagerung als auch die Wälzkörper der Axiallagerung befinden, angeordnet ist. Dadurch, dass sämtliche Befestigungsschrauben sowohl des Innenrings als auch des Außenrings äquidistant zur Rotationsachse der Axiallagerung angeordnet sind, sind thermisch bedingte Abmessungsänderungen der Lagerringe besonders gut beherrschbar. Bei Temperaturänderungen des Innenrings sowie des Außenrings können sich sowohl die radialen Positionierungen der Wälzkörper als auch die diese führenden Konturen der Laufringe ohne Entstehung wesentlicher Spannungen ändern. Die miteinander fluchtenden Verschraubungen des Innenrings sowie des Außenrings radial innerhalb der Wälzlagerung haben zudem den Vorteil einer besonders einfachen Zentrierbarkeit der einzelnen Teile.
- Der Außenring kann prinzipiell einteilig oder mehrteilig aufgebaut sein. Aus montagetechnischen Gründen ist ein mehrteiliger Aufbau bevorzugt, wobei mehrere Außenringteile jeweils einen Teil der U-förmigen, zur Aufnahme des Vorsprungs des Innenrings vorgesehenen Innenkontur des Außenrings bilden. Die Teilung des Außenrings kann beispielsweise durch eine Wellenscheibe oder mittels Teilung in zwei Winkelringe erfolgen. Eine in Axialrichtung wirkende Verschraubung, die zwei Außenringteile an einer Position radial außerhalb der Wälzkörper miteinander verbindet, stellt keine Verbindung zum am Außenring befestigten Anbauteil her. Das Anbauteil erstreckt sich zwar vorzugsweise bis in den Bereich radial außerhalb der Wälzkörper der Axiallagerung, weist in diesem Bereich jedoch keine Verschraubung, sondern lediglich eine Stirnfläche auf, auf welcher der Außenring aufliegt.
- Aufgrund der, bezogen auf die Anordnung der der Radiallagerung dienenden Wälzkörper, radial innen liegenden Verschraubungen des Innen- sowie des Außenrings können die Radialwälzkörper bei thermisch bedingten Abmessungsänderungen des Lagers ihren Abstand zur Rotationsachse des Lagers zumindest geringfügig ändern, ohne hierdurch unzulässige mechanische Spannungen, insbesondere eine zu hohe radiale Vorspannung, hervorzurufen. Als Wälzkörper für die Axiallagerung sowie für die Radiallagerung werden bevorzugt Zylinderrollen verwendet.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
1 ausschnittsweise ein Axial-Radial-Lager mit angeschraubtem Anbauteil, -
2 eine Detailansicht des Axial-Radial-Lagers nach1 , und -
3 eine Werkzeugmaschine mit einem mittels eines Axial-Radial-Lagers nach den1 und2 gelagerten Rundtisch. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
- Die
1 und2 zeigen ein Axial-Radial-Lager1 eines Rundtisches einer Werkzeugmaschine. Das Axial-Radial-Lager1 weist einen Außenring2 auf, der sich aus einem ersten Außenringteil3 und einem zweiten Außenringteil4 zusammensetzt. Ein Innenring5 des Axial-Radial-Lagers1 weist ein die Lagerungsfunktion übernehmendes Innenringteil6 auf, an welchem ein Anschlussteil7 , nämlich eine lasttragende Anschlusskonstruktion der Werkzeugmaschine, befestigt ist. Die Rotationsachse des gesamten Axial-Radial-Lagers1 ist in2 mit A bezeichnet, wobei der Abstand zwischen der Achse A und den Ringen2 ,5 der Axial-Radial-Lagerung nicht maßstäblich dargestellt ist. - Das Innenringteil
6 weist einen radial nach außen gerichteten, im dargestellten Querschnitt rechteckigen Vorsprung8 auf, welcher in eine U-förmige Innenkontur eingreift, die zwischen den Außenringteilen3 ,4 gebildet ist. Zwischen Stirnseiten9 ,10 des Vorsprungs8 und ringförmigen Oberflächenbereichen der Außenringteile3 ,4 sind Zylinderrollen11 ,12 als Wälzkörper zur Axiallagerung angeordnet. Die Gesamtheit der Wälzkörper11 sowie die Gesamtheit der Wälzkörper12 bildet jeweils eine Wälzkörperreihe13 ,14 , die in einem Käfig15 ,16 geführt ist. In anderen Ausführungsformen können die Käfige entfallen. - Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Wälzkörperreihen
13 ,14 gleich gestaltet. Des Weiteren sind am Umfang17 des Vorsprungs8 als Zylinderrollen ausgebildete, in einem Käfig18 geführte Wälzkörper19 angeordnet, die der Radiallagerung dienen. Beim Lager1 handelt es sich insgesamt um ein Axial-Radial-Lager, welches insbesondere auch zur Aufnahme hoher Kippmomente geeignet ist. - Zur Befestigung des Anschlussteils
7 am Innenringteil6 sind parallel zur Achse A ausgerichtete Schrauben20 vorgesehen, die eine ringförmige Schraubenreihe21 bilden, welche radial innerhalb der Wälzkörper11 ,12 ,19 angeordnet ist. Eine weitere Schraubenreihe22 verbindet den Außenring3 mit einem Anbauteil23 , nämlich einem Rundtisch der Werkzeugmaschine. Hierbei liegt das erste Außenringteil3 auf einer Stirnfläche24 des Anbauteils23 auf. Sämtliche die Schraubenreihe22 bildenden Schrauben25 sind innerhalb desselben radial innerhalb der Wälzkörper19 befindlichen Ringraums angeordnet, in welchem auch die Schraubenreihe21 des Innenrings5 angeordnet ist. Die den Außenring2 mit dem Anbauteil23 verbindenden Schrauben25 fluchten somit mit den Schrauben20 innerhalb des Innenrings5 . Wie aus den1 und2 hervorgeht, befindet sich der größte Teil des ersten Außenringteils3 sowie das gesamte Außenringteil4 radial außerhalb der Schraubenreihen21 ,22 . Somit werden thermische bedingte Abmessungsänderungen des Außenrings2 durch die Verschraubung des Außenringteils3 am Anbauteil23 mittels der Schrauben25 in keiner Weise behindert. Eine Schraube26 , mit der die Außenringteile3 ,4 verschraubt sind, ist nicht am Anbauteil23 angeschraubt und damit relativ zum Anbauteil23 in Radialrichtung verschiebbar, wenn unterschiedliche thermisch bedingte Längenänderungen des Außenrings2 einerseits und des Anbauteils23 andererseits auftreten. Sämtliche die Wälzkörper11 ,12 ,19 kontaktierenden Lagerbauteile3 ,4 ,6 sind ausschließlich im von den Wälzkörpern11 ,12 ,19 aus betrachtet radial inneren Bereich mit an dem Axial-Radial-Lager1 befestigten, Kraft übertragenden Teilen, nämlich dem Anschlussteil7 und dem Anbauteil23 , verschraubt. - Die
3 zeigt in einer symbolisierten Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer mit dem Bezugszeichen27 gekennzeichneten Werkzeugmaschine, welche das vorstehend beschriebene Axial-Radial-Lager1 umfasst. Das Axial-Radial-Lager1 dient der Lagerung des auch als Drehtisch bezeichneten Rundtisches23 der insbesondere für Fräsbearbeitung geeigneten Werkzeugmaschine27 . Die Bearbeitung eines nicht dargestellten, auf dem Drehtisch23 aufgespannten Werkstücks erfolgt mittels eines Fräskopfs28 der Werkzeugmaschine27 . Das lasttragende Anschlussteil7 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel relativ zu einem ortsfesten Gestell29 der Werkzeugmaschine27 verschieblich gelagert. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Axiallager
- 2
- Außenring
- 3
- Außenringteil
- 4
- Außenringteil
- 5
- Innenring
- 6
- Innenringteil
- 7
- Anschlussteil
- 8
- Vorsprung
- 9
- Stirnseite
- 10
- Stirnseite
- 11
- Wälzkörper
- 12
- Wälzkörper
- 13
- Wälzkörperreihe
- 14
- Wälzkörperreihe
- 15
- Käfig
- 16
- Käfig
- 17
- Umfang
- 18
- Käfig
- 19
- Wälzkörper
- 20
- Schraube
- 21
- Schraubenreihe
- 22
- Schraubenreihe
- 23
- Anbauteil
- 24
- Stirnfläche
- 25
- Schraube
- 26
- Schraube
- 27
- Werkzeugmaschine
- 28
- Fräskopf
- 29
- Gestell
- A
- Achse
Claims (5)
- Axial-Radial-Lager (
1 ), insbesondere für einen Rundtisch einer Werkzeugmaschine, mit einem Innenring (5 ), der einen umlaufenden Vorsprung (8 ) aufweist, der von einem Außenring (2 ) U-förmig umgriffen wird, sowie mit zwischen den Stirnseiten (9 ,10 ) des Vorsprungs (8 ) des Innenrings (5 ) und dem Außenring (2 ) angeordneten, der Axiallagerung dienenden Wälzkörperreihen (13 ,14 ), und mit am Umfang des Vorsprungs (8 ) zwischen diesem und dem Außenring (2 ) angeordneten, der Radiallagerung dienenden Wälzkörpern (19 ), wobei der Innenring (5 ) eine radial innerhalb der Wälzkörperreihen (13 ,14 ) angeordnete, axial ausgerichtete, der Verbindung eines Innenringteils (6 ) mit einem Anschlussteil (7 ) dienende Schraubenreihe (21 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2 ) mittels radial innerhalb der der Radiallagerung dienenden Wälzkörper (19 ) angeordneter Schrauben (25 ) mit einem Anbauteil (23 ), insbesondere einem Rundtisch, verbunden ist. - Axial-Radial-Lager (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Befestigung des Anbauteils (23 ) am Außenring (2 ) vorgesehenen Schrauben (25 ) mit der das Innenringteil (6 ) mit dem Anschlussteil (7 ) verbindenden Schraubenreihe (21 ) fluchten. - Axial-Radial-Lager (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl der Außenring (2 ) als auch das an diesem befestigte Anbauteil (23 ) von einem Bereich radial innerhalb der Wälzkörperreihen (13 ,14 ) bis zu einem Bereich radial außerhalb der Wälzkörperreihen (13 ,14 ) erstrecken. - Axial-Radial-Lager (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2 ) mehrteilig ausgebildet ist, wobei mehrere Außenringteile (3 ,4 ) jeweils einen Teil der U-förmigen, zur Aufnahme des Vorsprungs (8 ) des Innenrings (5 ) vorgesehenen Innenkontur des Außenrings (2 ) bilden. - Axial-Radial-Lager (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Wälzkörper (11 ,12 ,19 ) Zylinderrollen vorgesehen sind.
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