DE10235239A1

DE10235239A1 - Wälzlager und Spindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE10235239A1
Application number: DE10235239A
Authority: DE
Inventors: Saburo Azumi; Yasushi Morita; Naoki Matsuyama; Takaaki Anzai
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2022-08-02
Also published as: US6869223B2; US7267488B2; US20030113048A1; DE10235239B4; JP2003113846A; US20050129342A1; CN1400406A; US20070266821A1; JP3707553B2; CN1218132C

Abstract

Ein Schmierfett geschmiertes Wälzlager weist einen Außenring mit einer Außenringlauffläche an einer inneren Umfangsfläche desselben, einen Innenring mit einer Innenringlauffläche an einer äußeren Umfangsfläche desselben, rollbar zwischen der Außenringlauffläche und der Innenringlauffläche vorgesehene Wälzelemente und ein Schmierfett-Zufuhrelement auf, um zusätzliches Schmierfett in das Wälzlager zu leiten. Die Menge an zusätzlich zuzuführendem Schmierfett beträgt zu einem Zeitpunkt jeweils vorbestimmt zwischen 0,1 bis 4% des Raumvolumens des Lagers.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager zur Verwendung mit einer Spindel für Werkzeugmaschinen, die mit einer hohen Drehgeschwindigkeit oder Ähnlichem betrieben wird.

2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Ein Lager für eine Spindel in Werkzeugmaschinen muss überragende Eigenschaften aufweisen, beispielsweise bezüglich der Schwingungsfestigkeit und hinsichtlich seiner akustischen Eigenschaften, um die Fertigungsgenauigkeit zu verbessern. Das Lager einer Spindel für Werkzeugmaschinen muss außerdem mit Schmierfett geschmiert werden, was zu einer einfachen Bedienbarkeit führt und hinsichtlich der Umwelt und der Wirtschaftlichkeit vorteilhaft ist. Es muss weiterhin bei einer hohen Drehgeschwindigkeit betrieben werden und eine lange Lebensdauer aufweisen.
Im Allgemeinen werden Schmierfett-geschmierte Wälzlager, die zum Einbau in eine Spindel einer Werkzeugmaschine vorgesehen sind, nur mit demjenigen Schmierfett geschmiert, das anfänglich in diese eingefüllt wurde, um eine Wärmeerzeugung zu verhindern. Wenn man zulässt, dass das Wälzlager bei einer hohen Drehgeschwindigkeit ohne Zuleiten von Schmierfett im Anfangszustand nach dem Befüllen mit Schmierfett betrieben wird, tritt aufgrund des Ansammelns von Schmierfett oder aufgrund des Widerstands gegen Umrühren eine anormale Wärmeerzeugung auf. Daher wird normalerweise mehrere Male ein Einlaufvorgang durchgeführt, um den Zustand des Schmierfetts zu optimieren.
Seit kurzem geht der Trend dahin, die Spindeln bei Werkzeugmaschinen mit höheren Drehgeschwindigkeiten zu betreiben. Nicht selten wird dabei das Lager zur Lagerung der Spindel in Betriebszuständen benutzt, bei denen dmN ( = (Innendurchmesser des Lagers + Außendurchmesser des Lagers) : 2.Drehgeschwindigkeit (U/min)) nicht weniger als 1.000.000 beträgt.
Bei einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb weisen Schmierfett-geschmierte Wälzlager im Vergleich zu Wälzlagern, die mit Ölluft oder einem Ölnebel geschmiert werden, eine verringerte Lebensdauer auf. Die schmierfettgeschmierten Lager laufen aufgrund des Abbaus des Schmierfetts vor einem Versagen aufgrund Wälzermüdung fest. Wenn die schmierfettgeschmierten Wälzlager bei besonders hohen Drehgeschwindigkeiten betrieben werden, baut sich das Schmierfett in einer kurzen Zeitspanne ab, was ein Festlaufen zu einem frühen Zeitpunkt bewirkt.

Die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1989-67331, die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1992-132220, die japanische Gebrauchsmusterver- öffentlichung Nr. 1994-35659, die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1994-35653, die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1993-94531, die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1993-94532, die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1994-35655 und die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1994-35657 offenbaren eine Technik, die ein Schmierfettreservoir vorsieht, das an der Seite des Innenrings ausgebildet ist und die ständige Zufuhr des Schmierfetts aufgrund der Zentrifugalkraft beinhaltet. Des weiteren offenbart die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1993-86029 eine Technik, die die wirksame Verwendung des Schmierfetts beinhaltet, das in den Lagerraum unter Verwendung von Luft gefüllt wurde.

Diese Techniken lassen jedoch noch den Wunsch nach Verbesserung offen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung wurde vor diesem Hintergrund ausgearbeitet. Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Wälzlager bereit zu stellen, welches hinsichtlich umwelttechnischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte Vorteile bringt, welches bei einer hohen Drehgeschwindigkeit betrieben werden kann und welches eine lange Lebensdauer aufweist.

Dieses Ziel der Erfindung wird durch die folgenden Ausgestaltungen erreicht.

1. Ein Schmierfett (Schmierstoff)-geschmiertes Wälzlager, umfassend:
einen Außenring mit einer Außenringlauffläche an einer inneren Umfangsfläche desselben;
einen Innenring mit einer Innenringlauffläche an einer äußeren Umfangsfläche desselben;
zwischen der Außenringlauffläche und der Innenringlauffläche rollend angeordnete Wälzelemente; und
ein Schmierfettzuführelement zur Zufuhr von zusätzlichem Schmierfett in das Wälzlager,
wobei die pro Zeiteinheit zuzuführende Menge von zusätzlichem Schmierfetts vorbestimmt zwischen 0,1 bis 4% des Raumvolumens des Lagers beträgt.
2. Das Wälzlager nach (1), wobei das Schmierfettzuführelement eine im Außenring vorgesehene Zufuhröffnung ist.
3. Das Wälzlager nach (2), wobei die Zufuhröffnung in radialer Richtung vorgesehen ist.
4. Das Wälzelement nach (2), wobei die Zufuhröffnung in axialer Richtung vorgesehen ist.
5. Das Wälzlager nach (1), das des weiteren einen Außenringabstandshalter umfasst, wobei das Schmierfettzuführelement eine im Außenringabstandshalter vorgesehene Zufuhröffnung ist.
6. Das Wälzlager nach (1), wobei das Wälzelement ein zylindrischer Wälzkörper ist.
7. Das Wälzlager nach (2), wobei das Wälzelement eine Kugel ist,
wobei die Kugel zwischen der Innenringlauffläche des Innenrings und der Außenringlauffläche des Außenrings unter einem Kontaktwinkel angeordnet ist, und
wobei die im Außenring vorgesehene Zufuhröffnung sich in einer Position öffnet, die von einem Kontaktbereich zwischen der Kugel und der Außenringlauffläche beabstandet ist.
8. Das Wälzlager nach (1), wobei das Wälzlager zur Lagerung einer Spindel einer Werkzeugmaschine eingesetzt ist.
9. Das Wälzlager nach (2), wobei der Durchmesser der Zufuhröffnung zwischen 0,1 mm und 5 mm beträgt.
10. Das Wälzlager nach (5), wobei der Durchmesser der Zufuhröffnung zwischen 0,1 mm und 5 mm beträgt.
11. Das Wälzlager nach (1), wobei das Wälzlager in einem Betriebszustand verwendet wird, bei dem dmN nicht weniger als 1.000.000 beträgt.
12. Das Wälzlager nach (22), des weiteren umfassend einen Käfig zum Hatten der Wälzelemente,
wobei der Käfig durch den Außenring geführt ist und eine Führungsfläche aufweist, und
wobei die Zufuhröffnung sich in Richtung der Führungsfläche des Käfigs öffnet.
13. Das Wälzlager nach (6), wobei das Schmierfettzuführelement eine im Außenring vorgesehene Zufuhröffnung ist,
wobei der Außenring Aussparungsabschnitte an den beiden Endabschnitten der Außenringlauffläche aufweist, und
wobei die Zufuhröffnung so ausgebildet ist, dass sie mit dem Aussparungsabschnitt verbunden ist.
14. Spindelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, umfassend ein Wälzlager, das in einem Gehäuse zur Lagerung einer Spindel befestigt ist, wobei das Wälzlager Schmierfett geschmiert ist und umfasst:
einen Außenring mit einer Außenringlauffläche an einer inneren Umfangsfläche desselben;
einen Innenring mit einer Innenringlauffläche an einer äußeren Umfangsfläche desselben;
zwischen der Außenringlauffläche und der Innenringlauffläche rollend angeordnete Wälzelemente; und
ein Schmierfettzuführelement zur Zuführung von zusätzlichem Schmierfett in das Wälzlager,
wobei die Menge an zusätzlich zuzuführendem Schmierfett pro Zeiteinheit vorbestimmt zwischen 0,1% bis 4% beträgt.
15. Spindelvorrichtung nach (14), wobei das Schmierfettzuführelement eine im Außenring vorgesehene Zufuhröffnung ist.
16. Spindelvorrichtung nach (15), wobei die Zufuhröffnung in radialer Richtung vorgesehen ist.
17. Spindelvorrichtung nach (15), wobei die Zufuhröffnung in axialer Richtung vorgesehen ist.
18. Spindelvorrichtung nach (14), die des weiteren einen Außenringabstandshalter umfasst,
wobei das Schmierfettzuführelement eine im Außenringabstandshalter vorgesehene Zufuhröffnung ist.
19. Spindelvorrichtung nach (14), wobei das Schmierfettzuführelement eine in einem Gehäuse vorgesehene Zufuhröffnung ist.

Der Begriff "Raumvolumen des Lagers", wie er hier verwendet wird, soll den Wert anzeigen, der dadurch erhalten wird, dass das Volumen der Wälzelemente und das Volumen des Käfigs vom Raumvolumen zwischen dem Innendurchmesser des Außenrings und dem Außendurchmesser des Innenrings abgezogen wird.

Beim Wälzlager mit dem obengenannten Aufbau wird das Schmierfett zusätzlich von der Außenringseite (in radialer Richtung) oder durch den Außenringabstandshalter (in axialer Richtung) zugeführt, bevor das Schmierfett vorzeitig abgebaut ist und das Lager beschädigt, wodurch es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu verlängern. Wenn das Schmierfett von der Außenringseite zugeführt wird, wird es durch die Zufuhröffnung von der inneren Umfangsfläche des Außenrings in den Raum des Lagers geleitet. Wenn andererseits das Schmierfett von der Außenringabstandshalterseite her zugeführt wird, wird das Schmierfett durch die Zufuhröffnung und dann direkt in axialer Richtung in den Raum des Lagers geleitet. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das Schmierfett auf die Seite der inneren Umfangsfläche anstelle der Seite der äußeren Umfangsfläche geleitet wird. Das auf diese Weise zugeführte Schmierfett bleibt dann an den Wälzelementen und dem Käfig haften. Da sich die Wälzelemente und der Käfig drehen, verteilt sich das Schmierfett über die gesamten Wälzelemente und die gesamte Oberfläche des Lagerinnenraums.

Im Allgemeinen wird als Standard an anfänglich in ein Ringschrägkugellager, das in der Spindel einer Werkzeugmaschine befestigt ist, für die die einzuspritzende Schmierfettmenge 10% bis 20% des Raumvolumens des Lagers angesehen. Andererseits wird als die Standardschmierfettmenge, die anfänglich in ein Zylinderrollenlager einzuspritzen ist, das in der Spindel einer Werkzeugmaschine befestigt ist, eine Menge von 8% bis 15 % des Raumvolumens des Lagers angesehen. Dies beruht auf der Notwendigkeit, dass die Zeitspanne, während der der anfängliche Einlaufvorgang des Schmierfetts stattfindet, verringert und ein Temperaturanstieg verhindert werden muss. Insbesondere ist ein zylindrisches Rollenlager dahingehend nachteilig, dass beim anfänglichen Einlaufen des Schmierfetts die sich abwälzenden Wälzkörper gelegentlich das Schmierfett einfangen oder ansammeln, was einen anormalen Temperaturanstieg bewirkt. Im schlimmsten Fall kann ein Festlaufen oder Festfressen auftreten.

Indem somit die zuzuführende Schmierfettmenge auf nicht mehr als 4% des Raumvolumens des Lagers jeweils vorbestimmt ist, kann die Zeitspanne, in der der Einlaufvorgang stattfindet, verringert und ein anormaler Temperaturanstieg vermieden werden. Als Ergebnis umfangreicher Studien wurde festgestellt, dass bei einer Zufuhr einer Schmierfettmenge von jeweils 0,1% des Raumvolumens des Lagers eine Schmierung erreicht wird, die minimalen Anforderungen gereicht wird.

Bei einem Lager mit einem Kontaktwinkel und mit Kugeln als Wälzelementen, wie beispielsweise bei einem Ringschrägkugellager, kann eine Beschädigung während des Betriebs verhindert werden, wenn eine Zufuhröffnung an der inneren Umfangsseite des Außenrings an einer Position beabstandet vom Kontaktbereich an der Außenringlauffläche vorgesehen wird.

Wenn der Durchmesser der Zufuhröffnung im Bereich von 0,1 mm bis 5 mm liegt, kann eine kontinuierliche Zufuhr von Schmierfett in konstanter Menge erfolgen. Mit anderen Worten kann das Schmierfett die Zufuhröffnung nicht verstopfen und kann auch nicht in Übermengen zugeführt werden. Die Querschnittsform der Zufuhröffnung ist nicht auf einen Kreis beschränkt. Beispielsweise kann die Zufuhröffnung einen rechteckigen oder polygonalen Querschnitt mit der gleichen Fläche aufweisen, wie sie ein Kreis mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 5 mm hat.

Das obengenannte Wälzlager kann eine verlängerte Lebensdauer selbst bei Betriebszuständen erreichen, bei denen dmN nicht weniger als 1.000.000 beträgt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht, in der das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht, in der das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht, in der das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht; in der das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht, in der das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 6 zeigt einen Graphen, in dem die Ergebnisse eines Versuchs unter Verwendung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt sind;
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht, in der das sechste Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht, in der das siebte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht, in der das achte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht, in der das neunte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht, in der das zehnte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 12 zeigt eine Schnittansicht, in der das elfte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 13 zeigt eine Seitenansicht, in der eine Abänderung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 14 zeigt eine Schnittansicht, in der das zwölfte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 15 zeigt eine Schnittansicht, in der das dreizehnte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 16 zeigt eine Schnittansicht, in der das vierzehnte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 17 zeigt eine Schnittansicht, in der das fünfzehnte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 18 zeigt eine Schnittansicht, in der eine Spindelvorrichtung dargestellt ist, die mit den Wälzlagern ausgebildet ist, die bei dem ersten bis fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben sind;
Fig. 19 zeigt eine Schnittansicht, in der eine Spindelvorrichtung dargestellt ist, die mit den Wälzlagern ausgebildet ist, die dem sechzehnten und siebzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben sind;
Fig. 20 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Spindelvorrichtung der Fig. 19, in der das sechzehnte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 21 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Spindelvorrichtung der Fig. 19, in der das siebzehnte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 22 zeigt eine Schnittansicht, in der eine erste Abänderung des sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 23 zeigt eine Schnittansicht, in der die zweite Abänderung des sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 24 zeigt eine Schnittansicht, in der die dritte Abänderung des sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 25 zeigt eine Schnittansicht, in der die vierte Abänderung des sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 26 zeigt eine Schnittansicht, in der die fünfte Abänderung des sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 27 zeigt ein Diagramm, in dem eine Drehversuchsmaschine dargestellt ist; und
Fig. 28 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Drehversuchsmaschine der Fig. 27.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Das Ringschrägkugellager 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 1 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 11 mit einer Innenringlauffläche 11a, die an der äußeren Umfangsfläche desselben vorgesehen ist, einen Außenring 12 mit einer Außenringlauffläche 12a, die an der inneren Umfangsfläche desselben vorgesehen ist, eine Vielzahl von Kugeln 13, die entlang der Innenringlauffläche 11a und der Außenringlauffläche 12a, die zwischen dem Innen- und Außenring 11, 12 ausgebildet sind, angeordnet sind, und einen Käfig 14, um die Kugeln 13 in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen zu halten. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ein Lager mit einem angesenkten Außenring. Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt ein Wälzlager zur Lagerung einer Werkzeugmaschinenspindel.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 12 eine Zufuhröffnung 15, die an der Seite der Ansenkung desselben (der in der Zeichnung rechten Seite) als ein Zuführelement ausgebildet ist und sich in radialer Richtung durch den Außenring 12 hindurch erstreckt. Die Zufuhröffnung 15 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser zwischen 0,1 mm und 5 mm auf. Die Zufuhröffnung 15 öffnet sich an einer Position benachbart zur Außenringlauffläche 12a an der inneren Umfangsfläche des Außenrings 12.
Die Zufuhröffnungen 15 können in einer Vielzahl von Positionen entlang des Umfangs des Außenrings 12 in regelmäßigen Abständen angeordnet sein.
Anfangs ist im Raum des Ringschrägkugellagers 10 Schmierfett in einer Menge von 10% bis 20% des Raumvolumens des Lagers eingefüllt. Im Betrieb wird das Lager mit Schmierfett auf die folgende Weise versorgt. Zu geeigneten Zeiten (intermittierend oder gleichmäßig) wird das Schmierfett durch die Zufuhröffnung 15 in einer solchen Menge eingespritzt, dass die jeweils zugeführte Schmierfettmenge zwischen 0,1% und 4% des Raumvolumens des Lagers beträgt.
Das Ringschrägkugellager 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 2 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 21, einen Außenring 22, eine Vielzahl von Kugeln 23, die zwischen einer Innenringlauffläche 21a und einer Außenringlauffläche 22a an jeweils dem Innen- und Außenring 21, 22 angeordnet sind, und einen Käfig 24 zum Halten der Kugeln 23 in in Umfangsrichtung regelmäßigen Abständen.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 22 eine Zufuhröffnung 25 auf, die an der Seite der Ansenkung desselben (der in den Zeichnungen rechten Seite) als ein Zuführelement ausgebildet ist und sich in radialer Richtung durch den Außenring 22 erstreckt. Die Zufuhröffnung 25 bildet ein Schmierfettreservoir 25a an der inneren Umfangsfläche des Außenrings. Die Querschnittsfläche des Schmierfettreservoirs 25a ist größer als die der übrigen Abschnitte der Zufuhröffnung 25. Aufgrund der Anordnung des Schmierfettreservoirs 25a bildet die Zufuhröffnung 25 einen abgestuften Zylinderraum. Das Schmierfettreservoir 25a ist an der Position benachbart zur Außenringlauffläche 22a an der inneren Umfangsfläche des Außenrings 22 angeordnet.
Bei den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Zufuhröffnung ein Schmierfettreservoir aufweisen.
Das Ringschrägkugellager 30 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 3 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 31, einen Außenring 32, eine Vielzahl von Kugeln 33, die zwischen einer Innenringlauffläche 31a am Innenring 31 und einer Außenringlauffläche 32a am Außenring 32 angeordnet sind, und einen Käfig 34 zum Halten der Kugeln 33 in in Umfangsrichtung regelmäßigen Abständen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ein Lager mit einer Innenringansenkung.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 32 eine Zufuhröffnung 35 auf, die an der Außenringlauffläche 32a des Außenrings 32 an der Seite desselben ausgebildet ist, die dem Kontaktabschnitt 32b (der in der Zeichnung rechten Seite) gegenüber angeordnet ist und ein Zufuhrelement bildet, das sich in radialer Richtung durch den Außenring 32 erstreckt. Die Zufuhröffnung 35 kann an der Seite des Kontaktabschnittes 32b an einer anderen Position als dem Kontaktabschnitt 32b angeordnet sein.
Das Ringschrägkugellager 40 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 4 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 41, einen Außenring 42, eine Vielzahl von Kugeln 43, die zwischen einer Innenringlauffläche 41a des Innenrings 41 und einer Außenringlauffläche 42a des Außenrings 42 angeordnet sind, und einen Käfig 44, der durch den Außenring geführt ist. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ein Lager mit einer Außenringansenkung.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 42 eine Zufuhröffnung 45 auf, die an der Seite der Ansenkung desselben (der in der Figur rechten Seite) als ein Zuführelement ausgebildet ist, das sich in radialer Richtung durch den Außenring 42 erstreckt. Die Öffnung der Zufuhröffnung 45 ist gegenüber einer Führungsfläche 44a an der einen Seite (der in der Figur rechten Seite) des Käfigs 44 angeordnet.
Das Schrägringkugellager 50 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 5 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 51, einen Außenring 52, eine Vielzahl von Kugeln 53, die zwischen einer Innenringlauffläche 51a des Innenrings 51 und einer Außenringlauffläche 52a eines Außenrings 52 angeordnet sind, und einen Käfig 54, der durch den Außenring geführt ist. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ein Lager mit einer Außenringansenkung.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 52 eine Zufuhröffnung 55 als ein Zuführelement auf, das an der Seite desselben gegenüber der Ansenkung (der in der Figur linken Seite) angeordnet ist und sich in radialer Richtung durch den Außenring 52 erstreckt. Die Öffnung der Zufuhröffnung 55 ist gegenüber einer Führungsfläche 54a an einer Seite (der in der Figur linken Seite) des Käfigs 54 angeordnet.
Unter Verwendung eines Schrägringkugellagers mit der in der Fig. 1 dargestellten Form wurde das folgende Experiment durchgeführt.
Ein Paar von Schrägringkugellagern mit einem Innendurchmesser von 65 mm, einem Außendurchmesser von 100 mm, einer Weite von 18 mm und einem Kontaktwinkel von 18 Grad, die jeweils Kugeln mit einem Durchmesser von 7,144 mm aufweisen und mit Isoflex NBU15 als Schmiermittel so versehen sind, dass die Schmiermittelmenge, die anfänglich einzuspritzen ist, 15% des Raumvolumens des Lagers (2,3 cc) beträgt, wurde verwendet, um die Drehspindel der Testmaschine zu lagern. Das Paar von Ringschrägkugellagern wurde Rücken an Rücken in einem Abstand von 100 mm angeordnet.

Experiment 1

Die Drehspindel der Testmaschine wurde mit jeweils vorbestimmten Geschwindigkeiten gedreht, wobei die Lebensdauer des Lagers gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
In dem Fall, in dem kein Schmierfett zugeführt wurde, wurde bei dmN von 1 200 000 eine Lebensdauer von mehr als 10 000 Stunden nicht erzielt. Dies zeigt, dass die Lebensdauer des Schmierfetts 10 000 Stunden betrug. Bei dmN von 1 500 000 betrug die Lebensdauer des Schmierfetts 1000 Stunden. Bei dmN von 1 800 000 betrug die Lebensdauer des Schmierfetts 100 Stunden.
Die Ergebnisse der Tabelle 1 sind grafisch in der Fig. 6 dargestellt. Wie in der Fig. 6 zu erkennen ist, nimmt die Lebensdauer des Schmierfetts exponentiell mit dem Anstieg von dmN ab.

Experiment 2

Die Drehspindel der Testmaschine wurde durch ein Paar von Schrägringkugellagern auf dieselbe Weise wie im Experiment 1 gelagert. Unter diesen Bedingungen wurde ein geeigneter Einlaufvorgang durchgeführt. Die Außenringtemperatur betrug bei dmN von 1 500 000 nach dem Einlaufvorgang 55°C. Die Lebensdauer des Schmierfetts bei dmN von 1 500 000 betrug 1000 Stunden, wie oben erwähnt wurde.
Während dieses Experiments wurde das Schmierfett in jeweils vorbestimmten Mengen bei einem Betrieb bei dmN von 1 500 000 über 1000 Stunden zugeführt. Danach wurde dmN innerhalb von 5 Sekunden von 0 auf 1 500 000 hochgefahren, um den Betrieb wieder aufzunehmen. Gleichzeitig wurde das Lager überwacht, um die Lebensdauer und den Temperaturanstieg des Lagers bei den jeweils vorbestimmten, zugeführten Mengen zu messen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2
Wenn die zugeführte Schmierfettmenge nicht größer als 4% betrug, trat nach 500 Stunden, entsprechend der Hälfte der Lebensdauer des Schmierfetts, das anfänglich hineingefüllt wurde, ein Festlaufen auf.
Wenn andererseits die zugeführte Schmierfettmenge überschritten wurde, zeigte das Lager nach der Zufuhr des Schmierfetts einen anormalen Temperaturanstieg (der Außenring zeigte einen plötzlichen Temperaturanstieg auf 75°C oder mehr).
Wie anhand der oben erwähnten Ergebnisse zu erkennen ist, ist es bevorzugt, dass das Zeitintervall, in dem das Schmierfett zugeführt wird, nicht größer als die Hälfte der Lebensdauer des ursprünglich eingefüllten Schmierfetts ist und dass die zuzuführende Menge an Schmierfett nicht größer als 4% des Raumvolumens des Lagers ist.
Wenn ein Einlaufvorgang nach der Zufuhr des Schmierfetts in einer Menge von 2% durchgeführt wurde, wurde das Schmierfett, das an der Seite des Kontaktabschnittes im Lager abgelagert wurde, eingesammelt und sein Gewicht gemessen. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass 1,9% von 2% des zugeführten Schmierfetts abgelagert wurden. Dies zeigt, dass die kleinste benötigte Schmierfettmenge durch die Wälzelemente (Kugeln), die Laufflächen des Innen- und des Außenrings und des Käfigs in Form eines Schmierfilms zurückgehalten wurde und dass das überschüssige Schmierfett abgestoßen wurde.
Es wurde somit festgestellt, dass der untere Grenzwert der zuzuführenden Schmierfettmenge 0,1% des Raumvolumens des Lagers beträgt.
Das zweireihige Zylinderrollenlager 60 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 7 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 61, einen Außenring 62, eine Vielzahl von zylindrischen Rollkörpern 63, die in zwei Reihen zwischen einer Innenringlauffläche 61a des Innenrings 61 und einer Außenringlauffläche 62a des Außenrings 62 angeordnet sind, und einen Käfig 64 zum Halten der zylindrischen Rollkörper 63 in den jeweiligen Rollen in in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abständen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ein Wälzlager zur Lagerung einer Werkzeugmaschinenspindel.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 62 eine Zufuhröffnung 65 auf, die als ein Zufuhrelement in dem axialen Mittenabschnitt desselben ausgebildet ist und sich in radialer Richtung durch den Außenring 62 erstreckt. Die Zufuhröffnung 65 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 5 mm auf. Die Zufuhröffnung 65 öffnet sich an einer Stelle am jeweiligen Käfig 64 zwischen den zwei Reihen der zylindrischen Rollkörper 63.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Nut 65b, die mit der Zufuhröffnung 65 verbunden ist, in dem axialen Mittenabschnitt an der äußeren Umfangsfläche des Außenrings vorgesehen, um das Einspritzen des Schmierfetts G in die Zufuhröffnung 65 zu erleichtern. Die Nut 65b kann jedoch auch weggelassen werden. Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Wälzlager können an der äußeren Umfangsfläche des Außenrings eine Nut aufweisen.
Der Raum des Zylinderrollenlagers 60 ist anfänglich mit einer Schmierfettmenge von 8% bis 15% des Raumvolumens des Lagers gefüllt. Im Betrieb wird das Lager mit dem Schmierfett auf die folgende Weise versorgt. Das Schmierfett G wird durch die Zufuhröffnung 65 zu geeigneten Zeitpunkten (intermittierend oder gleichmäßig) in einer derartigen Menge eingespritzt, dass die zu einem Zeitpunkt jeweils zuzuführende Schmierfettmenge zwischen 0,1% bis 4% des Raumvolumens des Lagers beträgt.
Das in Richtung des Käfigs 64 eingespritzte Schmierfett G breitet sich bei der Drehung des Lagers gleichmäßig über den Umfang der Laufflächen des Innen- und Außenrings aus. Auf diese Weise wird ein neuer Ölfilm durch das auf diese Weise eingespritzte Schmierfett G gebildet. Wenn der Einlaufvorgang beendet ist, sammelt sich das Schmierfett, das die Minimalmenge überschreitet, und wird von der Rollfläche weg transportiert, um ein Reservoir zu bilden. Eine kleine Menge des ungemischten Ausgangsschmierstoffs (base oil) sickert aus dem so angesammelten Schmierfett, um die Wälzfläche oder die Führungsfläche des Käfigs zu schmieren.
Das doppelreihige Zylinderrollenlager 70 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 8 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 71, einen Außenring 72, eine Vielzahl von zylindrischen Rollkörpern 73, die in zwei Reihen zwischen einer Innenringlauffläche 71a des Innenrings 71 und einer Außenringlauffläche 72a des Außenrings angeordnet sind, und einen Käfig 74 zum Halten der zylindrischen Rollkörper 73 in den jeweiligen Reihen in in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abständen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 72 in einer Axialansicht eine Anzahl von Zufuhröffnungen 75 (in diesem Fall zwei) als Zufuhrelemente auf, die sich in radialer Richtung durch den Außenring 72 erstrecken. Die Zufuhröffnung 75 öffnet sich in Richtung der Wälzfläche der jeweiligen Reihe von zylindrischen Rollkörpern 73. Der Außenring weist zwei Reihen von Nuten 75b auf, die an der äußeren Umfangsfläche desselben ausgebildet sind.
Das einreihige zylindrische Wälzlager 80 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 9 dargestellt ist, weist einen Innenring 81, einen Außenring 82, eine Vielzahl von zylindrischen Wälzkörpem 83, die zwischen der Innenringlauffläche 81a des Innenrings 81 und einer Außenringlauffläche 82a des Außenrings 82 angeordnet sind, sowie einen Käfig 84, der durch den Außenring geführt ist, auf.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 82 in einer axialen Ansicht zwei Zufuhröffnungen 85 als Zufuhrelemente auf, die sich in radialer Richtung durch den Außenring 82 erstrecken: Eine jede Zufuhröffnung 85 öffnet sich in Richtung der Führungsfläche des Käfigs 84, der an den beiden Axialseiten der zylindrischen Rollkörper 83 angeordnet ist. Der Außenring weist zwei Reihen von Nuten 85b auf, die an der äußeren Umfangsfläche desselben ausgeformt sind.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann in einer axialen Ansicht eine einzige Zufuhröffnung 85 vorgesehen sein, die sich in Richtung einer Seite der Führungsflächen des Käfigs öffnet.
Das einreihige Zylinderrollenlager 90 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 10 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 91, einen Außenring 92, eine Vielzahl von zylindrischen Wälzkörpern 93, die zwischen einer Innenringlauffläche 91a des Innenrings 91 und einer Außenringlauffläche 92a des Außenrings 92 angeordnet sind, und einen Käfig 94, der durch den Außenring geführt ist.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 92 eine Zufuhröffnung 95 auf, die an dem axialen Mittenabschnitt desselben als ein Zufuhrelement ausgebildet ist und sich in radialer Richtung durch den Außenring 92 erstreckt. Die Zufuhröffnung 95 öffnet sich in Richtung der Wälzfläche des zylindrischen Wälzkörpers 93. Der Außenring weist eine Nut 95b auf, die an dem axialen Mittenabschnitt der äußeren Umfangsfläche desselben ausgebildet ist.
Das einreihige zylindrische Wälzlager 100 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 11 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 101, einen Außenring 102, eine Vielzahl von zylindrischen Wälzkörpern 103, die zwischen einer Innenringlauffläche 101a des Innenrings 101 und einer Außenringlauffläche 102a des Außenrings 102 angeordnet sind, und einen Käfig 104, der durch den Außenring geführt.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 102 in einer axialen Ansicht zwei Zufuhröffnungen 105 als Zufuhrelemente auf, die sich in radialer Richtung durch den Außenring 102 erstrecken. Jede Zufuhröffnung 105 öffnet sich an einer Stelle zwischen den axialen Enden der zylindrischen Wälzkörper 103 und der Führungsfläche des Käfigs 104. Der Außenring 102 weist zwei Reihen von Nuten 105b auf, die an der äußeren Umfangsfläche desselben ausgebildet sind.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann in einer axialen Ansicht auch nur eine einzige Zufuhröffnung vorgesehen sein.
Das einreihige Zylinderrollenlager 110 gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 12 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 111, einen Außenring 112, eine Vielzahl von zylindrischen Wälzkörpern 113, die zwischen einer Innenringlauffläche 111a des Innenrings 111 und einer Außenringslauffläche 112a des Außenrings 112 angeordnet sind, und einen Käfig 114, der durch den Außenring geführt ist.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 112 eine Zufuhröffnung 115 auf, die an dem axialen Mittenabschnitt desselben als ein Zufuhrelement ausgebildet ist und sich in radialer Richtung durch den Außenring 112 erstreckt. Die Zufuhröffnung 115 ist gemäß dem vorderen, sich verjüngenden Ende einer Düse 400 zum Einspritzen des Schmierfetts angeschrägt, so dass sich ihr Durchmesser in Richtung des Inneren des Außenrings 112 verringert. Mit anderen Worten bildet die Zufuhröffnung 115 einen Kegelraum aus. Die Zufuhröffnung 115 öffnet sich in Richtung der Wälzfläche der zylindrischen Wälzkörper 113.
Unter Verwendung eines zylindrischen Rollenlagers mit der in Fig. 10 dargestellten Form wurde das folgende Experiment durchgeführt.

Experiment 3

Eine Vielzahl von Zylinderrollenlagern mit einem Innendurchmesser von 95 mm, einem Außendurchmesser von 145 mm und einem Lagerraumvolumen von 31 cm³, mit 27 Wälzkörpern mit jeweils einem Durchmesser von 11 mm und mit einer Länge von 11 mm, jeweils versorgt mit Isoflex NBU15 aus Schmierfett auf eine solche Weise, dass die Menge des anfänglich eingefüllten Schmierfetts 10% des Raumvolumens des Lagers betrug, wurde vorbereitet. Diese Zylinderrollenlager wurden dann einem Einlaufvorgang unterworfen. Die Temperatur des Außenrings bei 9000 min^-1 nach dem Einlaufvorgang betrug 35°C. Danach wurden diese Lager jeweils mit Schmierfett in den jeweils vorbestimmten Mengen versorgt. Dann wurde die Drehgeschwindigkeit von 0 auf 9000 min^-1 innerhalb von 2 Sekunden hochgefahren. Anschließend wurde die Temperatur des Außenrings gemessen. Dieser experimentelle Vorgang wurde fünf mal durchgeführt (n1 bis n5).
Die Ergebnisse des Experiments, die die Zufuhr des Schmierfetts G durch nur eine einzige Zufuhröffnung betreffen, wie dies in Fig. 13a gezeigt ist, sind in der Tabelle 3 unten dargestellt. Tabelle 3
In der Tabelle oben bezeichnet E (exzellent), dass die Temperatur des Außenrings nicht größer als 40°C war, G (gut) zeigt, dass die Temperatur des Außenrings nicht größer als 50°C war, A (annehmbar) zeigt, dass die Temperatur des Außenrings nicht größer als 60° war und S (schwach) zeigt, dass die Temperatur des Außenrings größer als 60°C war.
Die Ergebnisse des Experiments, die die Zufuhr von Schmierfett G durch die an zwei gegenüberliegenden Stellen (voneinander um 180° beabstandeten) Zufuhröffnungen betreffen, wie sie in Fig. 13b gezeigt sind, sind in der Tabelle 4 unten dargestellt. Tabelle 4
Die Ergebnisse des Experiments, das die Zufuhr von Schmierfett G durch Zufuhröffnungen betreffen, die an sämtlichen Lücken zwischen den Wälzkörpem angeordnet sind, wie dies in Fig. 13c gezeigt ist, sind in der Tabelle 5 unten angegeben. Tabelle 5
Wie anhand der Tabellen 3 bis 5 zu erkennen ist, zeigte das Lager bei der Drehung nach der Zufuhr von Schmiermittel keinen anormalen Temperaturanstieg, wenn die zugeführte Menge an Schmierfett nicht größer als 2% betrug.
Wenn die zugeführte Menge an Schmierfett 4% betrug, wurde ein anormaler Temperaturanstieg bemerkenswerterweise durch eine Erhöhung der Anzahl von Versorgungs- oder Zufuhrstellen verhindert. Es wurde herausgefunden, dass bei Zufuhr derselben Menge an Schmierfett ein anormaler Temperaturanstieg besser verhindert werden kann, wenn das Schmierfett durch Zufuhröffnungen eingespritzt wird, die an einer Vielzahl von Stellen in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet am Außenring angeordnet sind.
Wenn die zugeführte Menge an Schmierfett 4% überschritt, trat eine Temperaturverteilung auf, die eine Instabilität selbst dann verursachte, wenn die Anzahl der Schmierfettzufuhrstellen erhöht wurde.

Experiment 4

Bei dem in der Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel wurden zwei Zylinderrollenlager mit einem Innendurchmesser von 70 mm, einem Außendurchmesser von 110 mm, einem Lagerraumvolumen von 2,4 cm³ und umfassend 20 Rollen mit jeweils einem Durchmesser von 9 mm und einer Länge von 9 mm und Käfigen aus PEEK (Polyetheretherketon mit Kohlenstofffaser-Verstärkung), die an den beiden Seiten durch den Außenring geführt sind, vorbereitet und jeweils mit Isoflex NBU15 als Schmierfett so versorgt, dass die Menge an ursprünglich eingefülltem Schmierfett 10% des Raumvolumens des Lagers betrug. Die beiden Zylinderrollenlage wurden mit einer Drehgeschwindigkeit von 16 500min^-1 (dmN: 1 500 000) gedreht. Eines der beiden Zylinderrollenlager wurde mit einer Schmierfettmenge von 2% des Raumvolumens des Lagers nach 48 Stunden, gemessen vom Drehbeginn an, versorgt. Das andere Zylinderrollenlager wurde nicht mit Schmierfett versorgt. Nachfolgend wurden die beiden Zylinderrollenlager mit einer Drehgeschwindigkeit von 16 500 min^-1 (dmN: 1 500 000) gedreht. Anschließend wurde die Lebensdauer gemessen.
Das Zylinderrollenlager, das mit dem Schmierfett versorgt wurde, erreichte die erwünschte Lebensdauer von 1000 Stunden, während das Zylinderrollenlager, das nicht mit dem Schmierfett versorgt wurde, eine Lebensdauer von nur 200 Stunden erzielte.
Das einreihige Zylinderrollenlager 120 gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 14 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 121, einen Außenring 122 mit zwei Rippen 122b, Zylinderrollen 123, die zwischen einer Innenringlauffläche 121a des Innenrings 121 und einer Außenringlauffläche 122a des Außenrings 122 angeordnet sind, und einen Käfig 124, der durch den Außenring geführt ist.
Die zylindrischen Rollen 123 sind entlang der Außenringlauffläche 122a, die zwischen den Rippen 122b an der inneren Umfangsfläche des Außenrings 122 ausgebildet ist und der Innenringlauffläche 121a, die an der äußeren Umfangsfläche des Innenrings 121 ausgebildet ist, rollbar angeordnet. Die Außenringlauffläche 122b weist einen Aussparungsabschnitt 122c auf, der als ein eingekerbter Abschnitt an Positionen ausgebildet ist, die einem Ecken- oder Kantenabschnitt 123a des zylindrischen Rollkörpers 123 gegenüberliegen, um so einen Aufbau zu bilden, der einen Zusammenstoß mit dem Kantenabschnitt 123a verhindert.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 122 eine Zufuhröffnung 125 auf, die als ein Zufuhrelement ausgebildet ist, sich in radialer Richtung durch den Außenring 122 erstreckt und mit einem der beiden Aussparungsabschnitte 122c des Außenrings 122 verbunden ist. Das Schmierfett wird zusätzlich in radialer Richtung von außen in den Aussparungsabschnitt 122c im Wälzlager 120 durch die Zufuhröffnung 125 zugeführt. Wenn sich das Zylinderrollenlager 123 dreht, verteilt sich das zusätzliche, auf diese Weise zugeführte Schmierfett über die gesamte Oberfläche des Lagerinneren, um den Mangel an Schmierfett auszugleichen. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund eines Mangels an Schmierfett verhindert werden, so dass die Lebensdauer des Lagers verlängert werden kann.
Das einreihige Zylinderrollenlager 130 gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 15 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 131, einen Außenring 132 mit zwei Rippen 132b, zwei zylindrische Wälzkörper(reihen) 133, die zwischen einer Innenringlauffläche 131a des Innenrings 131 und einer Außenringlauffläche 132a des Außenrings 132 angeordnet sind, und einen Käfig 134, der durch den Außenring geführt ist.
Die zylindrischen Wälzkörper 133 sind entlang der Außenringlauffläche 132a, die an der inneren Umfangsfläche des Außenrings 132 zwischen den Rippen 132b ausgebildet ist, und entlang der Innenringlauffläche 131a, die an der äußeren Umfangsfläche des Innenrings 131 ausgebildet ist, rollbar angeordnet. Die Außenringlauffläche 132a weist einen Aussparungsabschnitt 132c, der als ein eingekerbter Abschnitt an den beiden Seiten derselben ausgebildet ist, an Stellen gegenüber dem Kantenabschnitt 133a der zylindrischen Wälzkörper 133 auf, um eine Anordnung zu bilden, die einen Zusammenstoß mit dem Kantenabschnitt 133a vermeidet.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 132 zwei Zufuhröffnungen 135 auf, die als ein Zufuhrelement ausgestaltet sind, sich in radialer Richtung durch den Außenring 132 erstrecken und mit dem jeweiligen Aussparungsabschnitt 132c des Außenrings 132 verbunden sind. Das Schmierfett wird in radialer Richtung zusätzlich in den Aussparungsabschnitt 132c in das Wälzlager 130 von der Außenseite durch die Zufuhröffnung 135 geleitet. Wenn sich der zylindrische Wälzkörper 133 dreht, verteilt sich das auf diese Weise zugeführte, zusätzliche Schmierfett über die gesamte Oberfläche des Lagerinneren verteilt, um den Mangel an Schmierfett auszugleichen. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund eines Schmierfettmangels verhindert werden, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu verlängern.
Das zweireihige Zylinderrollenlager 140 gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 16 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 141, einen Außenring 142, zylindrische Wälzkörper 143, die zwischen einer Innenringlauffläche 141a des Innenrings 141 und einer Außenringlauffläche 142a des Außenrings 142 angeordnet sind, und einen Käfig 144, der durch den Außenring geführt ist.
Der Außenring 142 weist zwei Rippen 142b auf, die an den beiden axialen Enden desselben ausgebildet sind, sowie eine Rippe 142d, die am Mittenabschnitt der inneren Umfangsfläche desselben ausgebildet ist. Zwischen den beiden Rippen 142b und der Rippe 142d sind jeweils zwei Außenringlaufflächen 142a ausgebildet.
Die beiden zylindrischen Wälzkörper 143 sind jeweils entlang der beiden Außenringlaufflächen 142a und den Innenringlaufflächen 141a, die am Innenring 141 ausgebildet sind, rollbar angeordnet. Der Außenring 142 weist Aussparungsabschnitte 142c auf, die als ein eingekerbter Abschnitt an den beiden Seiten der Außenringlaufflächen 142a an Stellen gegenüber dem Kantenabschnitt 143a der zylindrischen Wälzkörper 143 angeordnet sind, um so einen Aufbau zu bilden, mit dem ein Zusammenstoß mit dem Kantenabschnitt 143a oder eine Beeinflussung desselben vermieden wird.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 142 zwei Zufuhröffnungen 145 auf, die als Zufuhrelemente ausgebildet sind, sich in radialer Richtung durch den Außenring 142 erstrecken und mit einem der Aussparungsabschnitte 142c verbunden sind, die an den beiden Enden der jeweiligen Außenringlauffläche 142a vorgesehen sind. Das zusätzliche Schmierfett wird in radialer Richtung in den Aussparungsabschnitt 142c in das Wälzlager 140 von außen durch die Zufuhröffnung 145 zugeführt. Wenn sich der zylindrische Wälzkörper 143 dreht, verteilt sich das zusätzliche Schmierfett, das auf diese Weise zugeführt wurde, über die gesamte Oberfläche des Lagerinneren, um den Mangel an Schmierfett auszugleichen. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund eines Schmierfettmangels verhindert werden, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu erhöhen.
Das zweireihige Zylinderrollenlager 150 gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 17 dargestellt ist, umfasst einen Innenring 151, einen Außenring 152, zylindrische Wälzkörper 153, die zwischen einer Innenringlauffläche 151a des Innenrings 151 und einer Außenringlauffläche 152a des Außenrings 152 angeordnet sind, und einen Käfig 154, der durch den Außenring geführt ist.
Der Außenring 152 weist zwei Rippen 152b auf, die an den beiden axialen Enden desselben ausgebildet sind, sowie eine Rippe 152d, die am Mittenabschnitt der inneren Umfangsfläche desselben ausgebildet ist. Die beiden Außenringlaufflächen 152a sind jeweils zwischen den Rippen 152b und der Rippe 152d ausgebildet.
Die beiden zylindrischen Wälzkörper 153 sind jeweils rollbar entlang der zwei Außenringlaufflächen 152a und den Innenringlaufflächen 151a, die an der äußeren Umfangsfläche des Innenrings 151 ausgebildet sind, angeordnet. Der Außenring 152 weist Aussparungsabschnitte 152c auf, die als Aussparungsabschnitte an den beiden Seiten der Außenringlaufflächen 152a an Stellen gegenüber dem Kantenabschnitt 153a der zylindrischen Wälzkörper 153 ausgestaltet sind, um einen Aufbau zu bilden, mit dem eine Beeinflussung bzw. ein Zusammenstoß mit dem Kantenabschnitt 153a vermieden wird.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenring 152 vier Zufuhröffnungen 155 auf, die als Zufuhrelemente ausgestaltet sind, sich in radialer Richtung durch den Außenring 152 erstrecken und mit den Aussparungsabschnitten 152c, die an den beiden Enden der jeweiligen Außenringlauffläche 152a vorgesehen sind, verbunden sind. Das zusätzliche Schmierfett wird in radialer Richtung in den Aussparungsabschnitt 152c in das Wälzlager 150 von außen durch die Zufuhröffnung 155 geleitet. Wenn sich der zylindrische Wälzkörper 153 dreht, wird das auf diese Weise zugeführte, zusätzliche Schmierfett über die gesamte Oberfläche des Lagerinneren verteilt, um den Schmierfettmangel auszugleichen. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund Schmierfettmangels verhindert werden, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu erhöhen.
Fig. 18 zeigt eine Abbildung, in der eine Spindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen mit einem Wälzlager dargestellt ist, wie es bei dem ersten bis fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist. In dieser Zeichnung wird beispielhaft ein Rirtgschrägkugellager 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und ein Zylinderrollenlager 90 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet. Die Spindelvorrichtung der Fig. 18 kann beispielsweise durch verschiedene Lagerbauarten, aber auch nur durch eine Lagerbauart gebildet sein.
Die Lager 10 und 90 sind auf einer Spindel 1 und in einem Gehäuse 7 angebracht. Die Spindel 1 kann sich über die Lager 10 und 90 relativ zum Gehäuse 7 drehen. Innenringabstandshalter 5 und Außenringabstandshalter 6, die entlang der Spindel 1 und des Gehäuses 7 angeordnet sind, sind zwischen den Innenringen und den Außenringen der Lager 10 und 90 angeordnet. Die Innenringabstandshalter 5 und die Außenringabstandshalter 6 weisen ein Innenringhalteelement 8 und ein Außenringhalteelement 9 auf, die jeweils an den beiden axialen Enden derselben angeordnet sind, so dass eine Vorspannung auf die jeweiligen Lager über die jeweiligen Abstandshalter wirkt. Zwischen dem Innenringhalteelement 8 und dem Außenringhalteelement 9 ist ein nicht dargestellter Spalt ausgebildet. Zwischen den beiden Halteelementen ist ein Labyrinth angeordnet.
Das Gehäuse 7 weist Düsen (Doppelventilkegel für die Schmierfettzufuhr) 4 auf, die an diesem befestigt sind und sich durch das Gehäuse 7 zur Zufuhr des zusätzlichen Schmierfetts in eine im Außenring der Lager 10 und 90 ausgeformte Zufuhröffnung erstrecken. Das Schmierfett wird von einer Schmierfettversorgungseinrichtung 2 über Zufuhrleitungen 3 in die Düsen 4 geleitet, durch die es dann in radialer Richtung in das Lagerinnere eingespritzt wird. Die Schmierfettversorgungseinrichtung 2 spritzt das Schmierfett zu einem geeigneten Zeitpunkt (intermittierend oder gleichmäßig) jeweils in einer Menge von 0,1 bis 4% des Raumvolumens des Lagers.
In Fig. 18 sind beispielhaft das Lager 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und das Lager 90 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet. Natürlich können die Lager gemäß dem zweiten bis achten Ausführungsbeispiel der Erfindung oder gemäß dem zehnten bis fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung alleine oder in Kombination verwendet werden.
Selbstverständlich kann ein ähnlicher Effekt auch dann erwartet werden, wenn der Außenring der anderen Lager mit ähnlichen Zufuhröffnungen versehen ist.
Fig. 19 zeigt ein Diagramm, in dem eine Spindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen dargestellt ist, die Wälzlager 200 und 210 gemäß dem sechzehnten und siebzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Die Spindelvorrichtung der Fig. 19 ist so dargestellt, dass sie beispielhaft von verschiedenen Lagerbauarten gebildet ist, sie kann aber auch von nur einer Lagerbauart gebildet sein.
Die Lager 200 und 210 sind auf einer Spindel 1 und in einem Gehäuse 7 angebracht. Die Spindel 1 kann sich relativ zum Gehäuse 7 über die Lager 200 und 210 drehen. Zwischen den jeweiligen Innenringen und Außenringen der Lager 200 und 210 befinden sich Innenringabstandshalter 500a, 500b, 500c, 500d und 500e sowie Außenringabstandshalter 600a, 600b, 600c, 600d und 600e, die von links nach rechts in der Zeichnung in dieser Reihenfolge entlang der Spindel 1 und des Gehäuses 7 angeordnet sind.
Die Innenringabstandshalter 500a und 500e und die Außenringabstandshalter 600a und 600e weisen Innenringhalteelemente 8a und 8b und Außenringhalteelemente 9a und 9b auf, die jeweils an den beiden axialen Enden derselben angeordnet sind. Über die jeweiligen Abstandshalter wirkt eine Vorspannung auf das jeweilige Lager. Zwischen dem Innenringhalteelement 8a und dem Außenringhalteelement 9a und zwischen dem Innenringhalteelement 8b und dem Außenringhalteelement 9b ist ein nicht dargestellter Spalt gebildet. Zwischen den beiden Halteelementen ist ein Labyrinth gebildet.
Fig. 20 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Spindelvorrichtung, wie sie in Fig. 19 dargestellt ist. Im Folgenden wird ein Ringschrägkugellager 200 gemäß dem sechzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung und die dieses umgebende Anordnung beschrieben.
Die Ringschrägkugellager 200, die in Fig. 20 dargestellt sind, umfassen jeweils einen Innenring 201, einen Außenring 202, eine Vielzahl von Kugeln 203, die zwischen einer Innenringlauffläche 201a des Innenrings 201 und einer Außenringlauffläche 202a des Außenrings 202 angeordnet sind, und einen Käfig 204 zum Halten der Kugeln 203 in in Umfangsrichtung regelmäßigen Abständen. Der Außenring 202 weist einen abgeschrägten Abschnitt 202b zum Halten der Kugeln 203 in einem bestimmten Kontaktwinkel an einem axialen Ende desselben auf. Das eine axiale Ende, an dem der abgeschrägte Abschnitt ausgebildet ist, wird im Folgenden als "Vorderseite" und das andere Ende als "Rückseite" bezeichnet.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die jeweiligen Schrägringkugellager 200 einen dazwischen angeordneten, Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalter 600b auf. Die beiden Schmierfett zuführenden Düsen 4, die sich durch das Gehäuse 7 erstrecken, sind in den Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalter 600b eingesetzt und an diesem befestigt. Die Schmierfett zuführenden Düsen 4 werden über eine Zuführleitung 3 mit dem zusätzlich zugeführten Schmierfett von einer externen Schmierfettversorgungseinrichtung 2 versorgt.
Der Schmierfett zuführende Außenringabstandshalter 600b weist eine Zufuhröffnung 205 als ein Zufuhrelement zur Zufuhr des zusätzlichen Schmierfetts vom vorderen Ende der Düse 4 in das Innere des Ringschrägkugellagers 200 auf. Die Zufuhröffnung 205 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 5 mm auf und öffnet sich in Richtung des Inneren des Lagers 200 (in radialer Richtung innerhalb des Käfigs 204). Die Zufuhröffnung 205 führt das zusätzliche Schmierfett von der Rückseite in den Spalt zwischen den Innenring 201 und den Außenring 202. Das auf diese Weise zugeführte Schmierfett verteilt sich hauptsächlich auf der Seite des Innendurchmessers des Käfigs 204.
Die Zufuhröffnung 205 kann an einer Vielzahl von Stellen an dem Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalter 600b in radialen Abständen angeordnet sein. Das auf diese Weise zugeführte Schmierfett verteilt sich vorzugsweise und hauptsächlich auf der Seite des Innendurchmessers des Käfigs 204, kann sich aber auch auf der Außendurchmesserseite des Käfigs 204 verteilen.
Das Volumen des jeweiligen Ringschrägkugellagers 200 ist anfänglich mit Schmierfett in einer Menge zwischen 10% und 20% des Raumvolumens des Lagers gefüllt. Nachdem der Betrieb des Lagers aufgenommen wurde, schießt die Schmierfettversorgungseinrichtung 2 das Schmierfett durch die Zufuhröffnung 205 jeweils in einer Menge von 0,1% bis 4% des Raumvolumens des Lagers zu einem geeigneten Zeitpunkt (intermittierend oder gleichmäßig). Wenn die Kugeln 203 rollen, verteilt sich das auf diese Weise das zusätzlich in das Lagerinnere zugeführte Schmierfett über die gesamte Oberfläche des Lagerinneren, um den Mangel an Schmierfett auszugleichen. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund Schmierfettmangels verhindert werden, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu verlängern.
Fig. 21 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Spindelvorrichtung, die in Fig. 19 dargestellt ist. Im Folgenden wird das einreihige Zylinderrollenlager 210 gemäß dem siebzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Das einreihige Zylinderrollenlager 210 umfasst einen Innenring 211, einen Außenring 212, zylindrische Wälzkörper 213, die zwischen einer Innenringlauffläche 211a des Innenrings 211 und einer Außenringlauffläche 212a des Außenrings 212 angeordnet sind, sowie einen Käfig 214, um die Wälzkörper 213 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zu halten.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Schmierfett zuführender Außenringabstandshalter 600d in axialer Richtung benachbart zum Zylinderrollenlager 210 angeordnet. Eine Schmierfett zuführende Düse 4, die sich durch das Gehäuse 7 erstreckt, ist in den Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalter 600d eingesetzt und an diesem befestigt. Das zusätzlich Schmierfett wird von einer externen Schmierversorgungseinrichtung 2 in die Schmierfett zuführende Düse 4 durch eine Versorgungsleitung 3 geleitet.
Der Schmierfett zuführende Außenringabstandshalter 600d weist eine darin ausgebildete Zufuhröffnung 215 als ein Zufuhrelement zum zusätzlichen Zuführen des Schmierfetts vom vorderen Ende der Düse 4 in das Innere des Lagers 210 auf. Die Zufuhröffnung 215 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 5 mm auf und öffnet sich in Richtung des Inneren des Lagers 210 (in radialer Richtung innerhalb des Käfigs 214). Die Zufuhröffnung 215 führt das zusätzliche Schmierfett in den Spalt zwischen dem Innenring 211 und dem Außenring 212 von der Rückseite her zu. Das auf diese Weise zugeführte Schmierfett verteilt sich hauptsächlich auf der Seite des Innendurchmessers des Käfigs 214.
Die Zufuhröffnung 215 kann an einer Vielzahl von Stellen an dem Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalter 600d in radialen Abständen vorgesehen sein. Das auf diese Weise zugeführte Schmierfett verteilt sich vorzugsweise und hauptsächlich über die Seite des Innendurchmessers des Käfigs 214, kann sich aber auch über die Seite des Außendurchmessers des Käfigs 214 verteilen.
Der Raum eines jeden Ringschrägkugellagers 210 wird anfänglich mit Schmierfett in einer Menge von 10% bis 20% des Raumvolumens des Lagers gefüllt. Nachdem der Betrieb des Lagers aufgenommen wurde, spritzt die Schmierfettversorgungseinrichtung 2 das Schmierfett zu geeigneten Zeiten (intermittierend oder gleichmäßig) durch die Zufuhröffnung 215 jeweils in einer Menge von 0,1% bis 4% des Raumvolumens des Lagers. Wenn die zylindrischen Wälzkörper 213 abrollen, wird das auf diese Weise zusätzlich in den Lagerinnenraum zugeführte Schmierfett über die gesamte Oberfläche des Lagerinneren verteilt, um den Schmierfettmangel auszugleichen. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund von Schmierfettmangel verhindert werden, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu verlängern.
Fig. 22 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Spindelvorrichtung gemäß einer ersten Abänderung des sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Das Ringschrägkugellager 220, das bei der vorliegenden Abänderung verwendet wird, umfasst einen Innenring 221, der auf einer Welle angebracht ist, einen Außenring 222, der in ein Gehäuse 1000 eingepasst ist, Kugeln 223, die rollbar zwischen einer Innenringlauffläche 221a des Innenrings 221 und einer Außenringlauffläche 222a des Außenrings 222 angeordnet sind, sowie einen Käfig 224 zum Halten der Kugeln 223.
Das Gehäuse 1000 weist einen erhabenen Abschnitt 1000a auf, der sich nach innen und in radialer Richtung erstreckt. Der Außenring 222 des Lagers 220 kommt mit dem erhabenen Abschnitt 1000a an dessen axialer Rückseite in Kontakt. Ein Innenringabstandshalter 510a ist an der in axialer Richtung rückwärtigen Seite des Innenrings 221 so angeordnet, dass er in axialer Richtung dem erhabenen Abschnitt 1000a gegenüberliegt.
An der in axialer Richtung vorderen Seite des Außenrings 222 ist ein Schmierfett zuführender Außenringabstandshalter 610 angeordnet. Der Schmierfett zuführende Außenringabstandshalter 610 liegt in axialer Richtung dem Innenringabstandshalter 510b gegenüber. Das Gehäuse 1000 weist eine Öffnung 1000b an einer Stelle desselben gegenüber der äußeren Umfangsfläche des Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalters 610 auf, so dass die Schmierfett zuführende Düse 400 in den Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalter 610 eingesetzt werden kann. Ein Sockelabschnitt 400a der Schmierfett zuführenden Düse 400 ist an der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 1000 durch ein Befestigungselement 400b, wie beispielsweise ein Gewinde, befestigt. Das vordere Ende 400c, das sich vom Sockelabschnitt 400a weg erstreckt, ist in das Innere des Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalters 610 eingesetzt.
Der Schmierfett zuführende Außenringabstandshalter 610 weist eine Zufuhröffnung 225 auf, die darin als ein Zufuhrelement zum zusätzlichen Zuführen des Schmierfetts vom vorderen Ende 410 der Schmierfett zuführenden Düse 400 in das Innere des Lagers 220 ausgebildet ist. Die Zufuhröffnung 225 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 5 mm auf. Die Zufuhröffnung 225 führt das zusätzliche Schmierfett in axialer Richtung in den Spalt zwischen den Innenring 221 und den Außenring 222 von der Vorderseite desselben her zu. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund eines Schmierfettmangels verhindert werden, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu verlängern.
Die Zufuhröffnung 225 kann an einer Vielzahl von Stellen an dem Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalter 610 in radialen Abständen vorgesehen sein.
Fig. 23 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Spindelvorrichtung gemäß einer zweiten Abänderung des sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Das Ringschrägkugellager 230, das bei der vorliegenden Abänderung verwendet wird, umfasst einen Innenring 231, der auf einer Welle angebracht ist, einen Außenring 232, der in ein Gehäuse 1100 eingepasst ist, Kugeln 233, die rollbar zwischen einer Innenringlauffläche 231a des Innenrings 231 und einer Außenringlauffläche 232a des Außenrings 232 angeordnet sind, und einen Käfig 234 zum Halten der Kugeln 233.
Das Gehäuse 1100 weist einen erhabenen Abschnitt 1100a auf, der sich nach innen und in radialer Richtung erstreckt. Der Außenring 232 des Lagers 230 kommt mit dem erhabenen Abschnitt 1100a an der axialen Vorderseite desselben in Kontakt. An der in axialer Richtung gelegenen vorderen Seite des Innenrings 231 ist ein Innenringabstandshalter 220b so angeordnet, dass er in radialer Richtung dem erhabenen Abschnitt 1100a gegenüberliegt. An der axialen Rückseite des Außenrings 232 sind ein Innenringabstandshalter 520a und ein Außenringabstandshalter 620a angeordnet, die jeweils einander gegenüberliegen.
Das Gehäuse 1100 weist eine Öffnung 1100b auf, die an der äußeren Umfangsfläche desselben gegenüber dem erhabenen Abschnitt 1100a ausgebildet ist, um zu ermöglichen, dass die Schmierfett zuführende Düse 400 in das Innere des erhabenen Abschnittes 1100a eingesetzt werden kann. Der Sockelabschnitt 400a der Schmierfett zuführenden Düse 400 ist mittels eines Befestigungselements 400b, wie beispielsweise einem Gewinde, an der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 1100 befestigt. Das vordere Ende 400c, das sich weg vom Sockelabschnitt 400a erstreckt, ist in das Innere des erhabenen Abschnittes 1100a eingesetzt.
Der erhabene Abschnitt 1100a weist eine Zufuhröffnung 235 auf, die darin als ein Zufuhrelement ausgebildet ist, um zusätzlich das Schmierfett vom vorderen Ende 400c der Schmierfett zuführenden Düse 400 in das Innere des Lagers 230 zuzuführen. Die Zufuhröffnung 235 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 5 mm auf. Die Zufuhröffnung 235 führt das zusätzliche Schmierfett in axialer Richtung in den Spalt zwischen den Innenring 231 und den Außenring 232 von der vorderen Seite desselben her zu. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund eines Schmierfettmangels verhindert werden, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu verlängern.
Die Zufuhröffnung 235 kann an einer Vielzahl von Stellen am erhabenen Abschnitt 1100a in radialen Abständen vorgesehen sein.
Fig. 24 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Spindelvorrichtung gemäß einer dritten Abänderung des sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die vorliegende Abänderung wird dadurch erhalten, dass der Aufbau zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Ringschrägkugellagers gemäß der zweiten Abänderung der Erfindung vertauscht wird. Der erhabene Abschnitt 1100a des Gehäuses 1100 ist in Richtung der axialen Rückseite des Ringschrägkugellagers 230 angeordnet. Die anderen Ausgestaltungen der vorliegenden Abänderungen sind die gleichen, wie sie in Fig. 23 gezeigt sind.
Bei der vorliegenden Abänderung wird das zusätzliche Schmierfett in axialer Richtung in den Spalt zwischen dem Innenring 231 und dem Außenring 232 von der Rückseite desselben durch die Zufuhröffnung 235 zugeführt, die im erhabenen Abschnitt 1100a ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund von Schmierfettmangel verhindert werden, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu verlängern.
Fig. 25 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Spindelvorrichtung gemäß einer vierten Abänderung des sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Das Ringschrägkugellager 240, das bei der vorliegenden Abänderung verwendet wird, umfasst einen Innenring 241, der an der Achse befestigt ist, einen Außenring 242, der in ein Gehäuse 1200 eingepasst ist, Kugeln 243, die rollbar zwischen einer Innenringlauffläche 241a des Innenrings 241 und einer Außenringlauffläche 242a des Außenrings 242 angeordnet sind, sowie einen Käfig 244 zum Halten der Kugeln 243. Der Außenring 242 weist einen erhabenen Abschnitt 242b am vorderen Ende desselben auf, der sich nach innen und in radialer Richtung vom angeschrägten Abschnitt weg erstreckt.
Der Außenring 242 des Lagers 240, d. h. der erhabene Abschnitt 242b, kommt mit einem Außenringabstandshalter 630b an der axialen Vorderseite desselben sowie mit einem Außenringabstandshalter 630a an der axialen Rückseite desselben in Kontakt. Der Innenring 231 weist Innenringabstandshalter 530a und 530b auf, die in radialer Richtung jeweils gegenüber den Außenringabstandshaltern 630a und 630b an der Rückseite und Vorderseite derselben angeordnet sind.
Das Gehäuse 1200 weist eine Öffnung 1200b auf, die an der Seite derselben gegenüber dem erhabenen Abschnitt 242b des Außenrings 242 ausgebildet ist, so dass die Schmierfett zuführende Düse 400 in das Innere des erhabenen Abschnittes 242b eingesetzt werden kann. Der Sockelabschnitt 400a der Schmierfett zuführenden Düse 400 ist an der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 1200 durch ein Befestigungselement 400b, wie beispielsweise einem Gewinde, befestigt. Das vordere Ende 400c, das sich vom Sockelabschnitt 400a weg erstreckt, ist in das Innere des erhabenen Abschnittes 242b des Außenrings 242 durch die Öffnung 1200b eingesetzt.
Der erhabene Abschnitt 242b weist eine Zufuhröffnung 245 auf, die darin als ein Zuführelement zum radialen Zuführen des Schmierfetts vom vorderen Ende 400c der Schmierfett zuführenden Düse 400 in das Innere des Lagers 240 ausgebildet ist. Die Zufuhröffnung 245 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 5 mm auf. Die Zufuhröffnung 245 führt das zusätzliche Schmierfett in axialer Richtung in den Spalt zwischen dem Innenring 241 und dem Außenring 242 von der Vorderseite desselben hinzu. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund eines Schmierfettmangels verhindert werden, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu verlängern.
Die Zufuhröffnung 245 kann an einer Vielzahl von Stellen am erhabenen Abschnitt 242b in radialen Abständen vorgesehen sein.
Fig. 26 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Spindelvorrichtung gemäß einer fünften Abänderung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ein Ausführungsbeispiel des Außenrings 242 des Ringschrägkugellagers 240 gemäß der vierten Abänderung. Der erhabene Abschnitt 242b des Außenrings 242 ist an der axialen Rückseite des Ringschrägkugellagers 240 ausgebildet. Der übrige Aufbau des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist derselbe, wie er in der Fig. 25 dargestellt ist.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das auf diese Weise zusätzlich zugeführte Schmierfett anschließend in axialer Richtung in den Spalt zwischen dem Innenring 241 und dem Außenring 242 von der Rückseite desselben durch eine Zufuhröffnung 245 zugeführt, die im erhabenen Abschnitt 242b ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Lagers aufgrund eines Schmierfettmangels verhindert werden, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Lagers zu verlängern.
Bei der Anordnung gemäß dem sechzehnten und siebzehnten Ausführungsbeispiel und gemäß der ersten bis fünften Abänderung des sechzehnten Ausführungsbeispiels kann das zusätzliche Schmierfett in axialer Richtung in das Innere des Lagers in axialer Richtung geleitet werden. Selbstverständlich kann eine ähnliche Wirkung erwartet werden, wenn der Außenring anderer Lager mit ähnlichen Zufuhröffnungen versehen ist.

Experiment 5

Unter Verwendung einer Drehtestmaschine (zwischenliegendes S/P für 65 mm Ringschrägkugellager), wie sie in Fig. 27 dargestellt ist, wurde ein Lebensdauertest für die zusätzliche Zufuhr von Schmierfett in axialer Richtung durchgeführt. Wie in Fig. 27 gezeigt ist, ist die Welle 1 relativ zu einem Gehäuse 1500 über die Ringschrägkugellager 250, 250, die Rücken an Rücken (DB) angeordnet sind, drehbar angeordnet.
Fig. 28 zeigt eine vergrößerte Ansicht, in der das Ringschrägkugellager 250 der Fig. 27 und die peripheren Elemente dargestellt sind. Das Ringschrägkugellager 250 umfasst den Innenring 251, der an der Welle 1 befestigt ist, einen Außenring 252, der am Gehäuse befestigt ist, Wälzelemente 253, die rollbar zwischen einer Innenringlauffläche 251a des Innenrings 251 und einer Außenringlauffläche 252a des Außenrings 252 angeordnet sind, sowie einen Käfig 254 zum Halten der Wälzelemente 253.
Jedes Ringschrägkugellager 250 weist einen Innenringabstandshalter 550a und einen Außenringabstandshalter 650a auf, die jeweils benachbart zum Innenring 251 und zum Außenring 252 an der Vorderseite desselben angeordnet sind, sowie einen Innenringabstandshalter 550b und einen Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalter 650b, der benachbart zum Innenring 251 und zum Außenring 252 jeweils an der Rückseite desselben angeordnet ist. Die Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalter 650b weisen einen Außenringabstandshalter 660 auf, der dazwischen angeordnet ist.
Eine Schmierfett zuführende Düse 450 ist in den Schmierfett zuführenden Außenringabstandshalter 650b durch das Gehäuse 1500 eingesetzt. Das Schmierfett wird in die Schmierfett zuführende Düse 450 von einer Schmierfettversorgungseinrichtung, die nicht dargestellt ist, durch eine Versorgungsleitung 3 zugeführt. Der Schmierfett zuführende Außenringabstandshalter 650b weist eine Zufuhröffnung 255 mit einem Durchmesser von 2,0 mm auf, die sich zur Vorderseite des Ringschrägkugellagers 250 öffnet. Das Schmierfett, das in die Schmierfett zuführende Düse 450 geleitet wurde, wird vom vorderen Ende 450a in die Zufuhröffnung 255 geleitet, durch die es dann in axialer Richtung in den Lagerraum geleitet wird.
In dem Experiment wurde ein Ringschrägkugellager mit einem Innendurchmesser von 65 mm, einem Außendurchmesser von 100 mm, einer Breite von 18 mm und einem Kontaktwinkel von 18 Grad verwendet, das Kugeln mit einem Durchmesser von 7,144 mm umfasste. Das zum Schmieren verwendete Schmierfett war lsoflex MWO15. Die anfängliche, einzufüllende Menge an Schmierfett betrug 15% des Raumvolumens des Lagers. Die beiden Lager 250, 250 wurden jeweils mit einer Geschwindigkeit von 20 000 min^-1 (dmN: 1 800 000) gedreht.
Bei den Versuchen wurde ein Experiment 1, das keine zusätzlich Zufuhr von Schmierfett beinhaltete, und ein Experiment 2, das die zusätzliche Zufuhr von Schmierfett beinhaltete, vergleichsweise durchgeführt. Im Experiment 2 wurden 0,3 cc (entsprechend 1,5% des Raumvolumens des Lagers) am Schmierfett zusätzlich in den Lagerraum durch die Zufuhröffnung 255 alle 50 Stunden nach dem Beginn der Drehung geschossen.
Im Ergebnis zeigte das Lager im Experiment 1 ein Festlaufen nach 500 Stunden nach dem Beginn des Experiments. Folglich wurde das Experiment angehalten. Beim Experiment 2 dagegen traten keine ungewöhnlichen Ereignisse selbst nach 3000 Stunden nach dem Beginn des Experiments auf. Folglich endete das Experiment ohne Probleme.
Die Ergebnisse dieser Experimente zeigen, dass beim Lager selbst nach 3000 Betriebsstunden keine Probleme auftraten, wenn es mit Schmierfett versorgt wurde. Es wurde somit bestätigt, dass das erfindungsgemäße Lager eine stark verstärkte Lebensdauer aufweist.
Wie oben erwähnt wurde, sieht die Erfindung ein Wälzlager vor, das mit hoher Drehzahl rotieren kann und trotz einer Schmierung mit Schmierfett eine erhöhte Lebensdauer aufweist, indem zusätzlich Schmierfett zugeführt wird, bevor es vorzeitig abgebaut wird, was ansonsten zu einer Beschädigung des Lagers führen würde. Die Verwendung dieses Wälzlagers macht es möglich, eine Spindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen zu schaffen, die eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Obwohl nur bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung speziell hierin beschrieben wurden, ist es klar, dass eine Vielzahl von Änderungen daran möglich sind, ohne dass vom Kern und vom Schutzbereich der Erfindung abgewichen wird.

Claims

1. Schmierfett-geschmiertes Wälzlager, umfassend:
einen Außenring mit einer Außenringlauffläche an einer inneren Umfangsfläche desselben;
einen Innenring mit einer Innenringlauffläche an einer äußeren Umfangsfläche desselben;
Wälzelemente, die drehend zwischen der Außenringlauffläche und der Innenringlauffläche angeordnet sind; und
ein Schmierfett-Zuführungselement zum Zuführen von zusätzlichem Schmierfett in das Wälzlager,
wobei die Menge des jeweils zu einem Zeitpunkt zusätzlichen zuzuführenden Schmierfetts vorbestimmt von 0,1 bis 4% des Raumvolumens des Lagers beträgt.

2. Wälzelement nach Anspruch 1, wobei das Schmierfett-Zuführelement eine im Außenring angeordnete Zufuhröffnung ist.

3. Wälzlager nach Anspruch 2, wobei die Zufuhröffnung in radialer Richtung vorgesehen ist.

4. Wälzlager nach Anspruch 2, wobei die Zufuhröffnung in axialer Richtung vorgesehen ist.

5. Wälzlager nach Anspruch 1, das des weiteren einen Außenringabstandshalter umfasst,
wobei das Schmierfettzufuhrelement eine Zufuhröffnung ist, die im Außenringabstandshalter vorgesehen ist.

6. Wälzlager nach Anspruch 1, wobei das Wälzelement ein zylindrischer Wälzkörper ist.

7. Wälzlager nach Anspruch 2, wobei das Wälzelement eine Kugel ist,
wobei die Kugel zwischen der Innenringlauffläche des Innenrings und der Außenringlauffläche des Außenrings unter einem Kontaktwinkel angeordnet ist, und
wobei die Zufuhröffnung, die im Außenring vorgesehen ist, sich an einer Stelle beabstandet von einem Kontaktbereich zwischen der Kugel und der Außenringlauffläche öffnet.

8. Wälzlager nach Anspruch 1, wobei das Wälzlager verwendet wird, eine Werkzeugmaschinenspindel zu lagern.

9. Wälzlager nach Anspruch 2, wobei der Durchmesser der Zufuhröffnung von 0,1 mm bis 5 mm beträgt.

10. Wälzlager nach Anspruch 5, wobei der Durchmesser der Zufuhröffnung von 0,1 mm bis 5 mm beträgt.

11. Wälzlager nach Anspruch 1, wobei das Wälzlager in einer Betriebsbedingung verwendet wird, bei der dmN nicht weniger als 1 000 000 beträgt.

12. Wälzlager nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend:
einen Käfig zum Halten der Wälzelemente,
wobei der Käfig durch den Außenring geführt ist und eine Führungsfläche aufweist, und
wobei die Zufuhröffnung sich in Richtung der Führungsfläche des Käfigs öffnet.

13. Wälzlager nach Anspruch 6, wobei das Schmierfettzufuhrelement eine Zufuhröffnung ist, die im Außenring vorgesehen ist,
wobei der Außenring Aussparungsabschnitte an beiden Endabschnitten der Außenringlauffläche aufweist, und
wobei die Zufuhröffnung so ausgebildet ist, dass sie mit dem Aussparungsabschnitt verbunden ist.

14. Spindelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, umfassend:
ein Wälzlager zur Lagerung einer Spindel, wobei das Wälzlager in einem Gehäuse befestigt ist und Schmierfett geschmiert ist, und wobei das Wälzlager umfasst:
einen Außenring mit einer Außenringlauffläche an einer inneren Umfangsfläche desselben;
einen Innenring mit einer Innenringlauffläche an einer äußeren Umfangsfläche desselben;
Wälzelemente, die rollend zwischen der Außenringlauffläche und der Innenringlauffläche vorgesehen sind; und
ein Schmierfettzufuhrelement zur Zufuhr von zusätzlichem Schmierfett in das Wälzlager,
wobei die Menge an zusätzlich zuzuführenden Schmierfett jeweils zu einem Zeitpunkt vorbestimmt von 0,1% bis 4% beträgt.

15. Spindelvorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Schmierfettzufuhrelement eine im Außenring vorgesehene Zufuhröffnung ist.

16. Spindelvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Zufuhröffnung in radialer Richtung vorgesehen ist.

17. Spindelvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Zufuhröffnung in axialer Richtung vorgesehen ist.

18. Spindelvorrichtung nach Anspruch 14, des Weiteren umfassend einen Außenringabstandshalter,
wobei das Schmierfettzufuhrelement eine im Außenringabstandshalter vorgesehene Zufuhröffnung ist.

19. Spindelvorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Schmierfettzufuhrelement eine in einem Gehäuse vorgesehene Zufuhröffnung ist.