DE2123505A1

DE2123505A1 - Auswuchtmaschine

Info

Publication number: DE2123505A1
Application number: DE19712123505
Authority: DE
Inventors: Rolf 6110 Dieburg Mohr
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1971-05-12
Filing date: 1971-05-12
Publication date: 1972-11-23
Also published as: JPS4911381A; GB1350522A

Description

Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
28. April 1971

Auswuchtmaschine

Die Erfindung betrifft eine Auswuchtmaschine für Wuchtkörper mit einem Winkellagengeber zur Peststellung der Unwuchtwinke llage.

Die Anwendung einer an einem Stativ beistellbar gehaltenen Bearbeitungsvorrichtung mit Gegenhalter der einen in sich geschlossenen KraftSchluß beim BearbeitungsVorgang herbeiführt, zum Bearbeiten von Wuchtkörpern auf Ausviuchtmaschinen ist bekannt. (DAS 1 270 926)

Eine derartige beistellbare Bearbeitungsvorrichtung für Wuchtkörper auf Auswuchtmaschinen löst die Aufgabe, die Beseitigung der in der Auswuchtmaschine festgestellten Unwucht ohne Beschädigung der hinsichtlich Meßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse empfindlichen schwingfähigen Wuchtkörperlagerung innerhalb der Auswuchtmaschine durchführen zu können. Hierzu ist es erforderlich, Bearbeitungswerkzeug und Gegenhalter gewichtsmäßig auszugleichen und mit einem gemeinsamen Antrieb zu versehen, so daß Bearbeitungswerkzeug und Gegenhalter den auszuwuchtenden Körper gleichzeitig berühren, um eine Beschädigung der Wuchtkörperlagerung eindeutig zu vermeiden. Eine derartige beistellbare Bearbeitungsvorrichtung muß demgemäß mit entsprechendem Aufwand an zusätzlichen Bauteilen ausgerüstet sein, damit keinerlei störende Momente während des Bearbeitungsvorganges auf die Wuchtkörperlagerung übertragen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Auswuchtmaschine mit hoher Meiigeriauigkeit bei gleichzeitiger robuster Ausgestaltung hinsichtlich in der Auswuchtmaschine durchzuführender Bearbeitungen zur Unwuchtbeseitigung zu schaffen, die die Nachteile des bekannten Standes der Technik nicht aufweist. Dies wird erfindungs gemäß erreicht, durch die Verwendung einer hydrostatischen

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Lagerung zur Aufnahme des Wuchtkörpers und die Messung der durch die Unwucht innerhalb seiner Lagerung hervorgerufenen Verlagerung des Wuchtkörpers. Hierdurch wird als wesentliche Bereicherung der Technik erreicht, daß mit dieser Auswuchtmaschine die Auswirkungen sowohl mittels Kraft- als auch mittels Wegmessung erfasst werden können.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Auswuchtmaschine für Einebenenwuchtungen mit einer den Wuchtkörper tragenden Spindel besteht darin, daß die Verlagerung der Spindel gemessen wird. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung für Mehrebenenwuchten besteht darin, daß die Verlagerung der Wuchtkörperwelle in mehreren Ebenen gemessen wird. Bei einer Auswuchtmaschine für Mehrebenenwuchten mit den Wuchtkörper tragenden Rollen ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung der Rollen gemessen wird.

Die in der Auswuchtmaschine verwendete hydrostatische Lagerung mit Druckö!taschen, Gleitflächen, Ringnuten und mit diesen über Leitungen verbundenem Druckölbehälter ist dadurch gekennzeichnet., daß im Druckölbereich der hydrostatischen Lagerung gelagerte Druckmeß- und/oder Steuermittel mit Schwingungsmeßumformern verbunden sind, und daß über ein in der Leitung zwischen Druckölbehälter und Druckö !taschen angeordnetes Mehrwegeveritil zusätzliche im hydrostatischen Lager angeordnete Gleitflächen mit Drucköl versorgbar sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieses hydrostatischen Lagers besteht darin, daß mittels die Druckölleitung verschließender, den Wuchtkörper in radialer Richtung berührender federbelasteter Kugeln die Druckölzufuhr gesteuert und die transiatorische Bewegung einer der die Druckölzufuhr steuernden Kugeln über einen Verbindungsstab mit einem Schwingungsumformer verbunden ist.

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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß ein in einer ' der Druckölleitungen zu den Drucköltaschen angeordneter, federbelasteter, längsdurchbohrter Kolben in Abhängigkeit der durch die radiale Verlagerung des Wuchtkörpers auftretenden statischen Druckschwankungen gegenüber einer die Druckölleitung umschließenden Meßspule beweglich ist. Eine bevorzugte Ausgestaltung der hydrostatischen Lagerung besteht darin, daß in einer Drucktasche des. hydrostatischen Lagers eine Druckmeßdose angeordnet ist. V/eitere erfinderische Ausgestaltungen bestehen darin, daß die zusätzlichen mit Drucköl versorgbaren Gleitflächen in einer radialen Ebene des hydrostatischen Lagers angeordnet sind; daß die zusätzlichen mit Drucköl versorgbaren Gleitflächen als Kegel- ™ [!leitflächen ausgebildet sind und daß die zusätzlichen mit Drucköl versorgbaren Gleitflächen als Doppelkegelgleitflächen ausgebildet sind.

Durch die Erfindung werden auf dem Gebiet des Auswuchtens neue Wege in der Unwuchtermittlung und gleichzeitig in der Halterung des Wuchtkörpers zur Unwuchtbeseitigung beschritten. An Hand der Figuren werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert.

Es zeigen schematisch:

Fig. 1 a Die Anordnung einer Wuchtkörperwelle in einer erfindungsgemäßen Auswuchtmaschinenlagerung im Querschnitt;

Fig. 1 b eine Anordnung gemäß Fig. 1 a im Längsschnitt;

Fig. 1 c den in Axialrichtung vorhandenen Druckverlauf innerhalb der erfindungsgemäßen Lagerung;

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Pig. 2 eine Ausgestaltung dieser Lagerung als Rollenlager für Wuchtkörper;

Fig. 3> eine bevorzugte Ausgestaltung der Druckölzu- und abfuhr bei einer Lagerung gemäß Pig. 2;

Pig, 4 die Anordnung einer Wuehtkörperwelle in einer erfindungsgemäßen Auswuchtmaschinenlagerung mit tibertragungseinrichtung zur Bestimmung der Unwuchtwirkungen;

Fig. 5 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Einrichtung gemäß Fig. 4j

Fig. 6 eine erfindungsgemäße hydrostatische Lagerung mit zusätzlichen Gleitfläehen und Druckumschaltung zum Festsetzen der Spindel^

Fig. 7 eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen

hydrostatischen Lagerung als Doppelkegellager mit Druckabsehaltung zum Festsetzen der Spindel.

Gemäß Fig. 1 a ist erfindungsgemäß eine zylindrische Lagerstelle If eines nicht dargestellten Wuchtkörpers in einem auf dem nicht dargestellten unterbau einer Auswuchtmaschine angeordnetem hydrostatischen Lager 2 gelagert.

Zufolge des unter erhöhtem Druck über die Druckleitungen 3 in die Druckkammern 4 des hydrostatischen Lagers 2 einfließenden Fluids wird die zylinderische Lagerstelle 1 des Wuchtkörpers von den Gleitflächen 5 des hydrostatischen Lagers 2 abgehoben. Hierdurch

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entstehen Lagerspalte 6 zwischen den Gleitflächen 5 des hydrostatischen Lagers 2 und der zylindrischen Lagerstelle 1 des Wuchtkörpers, die von dem Fluid durchströmt werden, und somit eine Berührung zwischen zylindrischer Lagerstelle 1 des Wuchtkörpers und den Gleitflächen 5 des hydrostatischen Lagers 2 verhindern. Ausserdem sind in dem hydrostatischen Lager 2 Abflußnuten 7 angeordnet, durch die das Fluid über Abflußtaschen 8 (vergl. Fig. Ib) drucklos aus dem hydrostatischen Lager 2 in einen nicht dargestellten Vorrat abfließen kann, von dem aus die Rückführung des Fluids unter Druck über die Druckleitungen 3 zu dem hydrostatischen Lager 2 erfolgt. Als'Fluid eignet sich jede nicht korrosiv wirkende Flüssigkeit, beispielsweise öl oder Gas.

Die zylindrische Lagerstelle 1 wird durch den konstanten Druck in den Druckkammern 4 und von den hydrodynamischen Kräften des Fluidfilms die durch die Rotation der Gleitfläche der zylindrischen Lagerstelle 1, in den Lagerspalten 6 entstehen, in einem Schwebezustand gehalten.

Gemäß Fig. 1 c nimmt in axialer Richtung der Fluiddruck von den Druckkammern 4 in Richtung auf die Abflußtaschen 8 linear auf Null ab.

Durch die in dem Wuchtkörper vorhandene Unwucht wird die zylindrische Lagerstelle 1 des Wuchtkörpers zu den Gleitflächen 5 des hydrostatischen Lagers exzentrisch ausgelenkt und es treten in Umfangsrichtung Druckschwankungen auf, die mit der Umlauffrequenz des Wuchtkörpers umlaufen.

Die Auslenkung der zylindrischen Lagerstelle 1 des Wuchtkörpers aus ihrer Null-Lage und die Größe der Auslenkung bzw. die Stärke des Auslenkimpulses sind ein Maß für die Größe der im Wucht-Körper enthaltenen Unwucht. Ausserdem besteht ein direkter Winkelbezug zwischen momentaner Auslenkung der zylindrischen Lagerstelle

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Ι und der Stelle der Unwucht am Wuchtkörper, so daß gemäß der Erfindung mittels hydrostatischer Lagerung, zur Aufnahme des Wuchtkörpers und Messung der durch die Unwucht innerhalb seiner Lagerung hervorgerufenen Verlagerung des Wuchtkörpers unter weiterer Verwendung eines bekannten Winkellagengebers und durch Schwingungsumformer die Unwucht eines Körpers mit einfachsten Mitteln treffsicher und ohne zusätzlichen Aufwand ermittelt wird. Hierbei kann die Verlagerung der zylindrischen Lagerstelle über die von der umlaufenden Druckwelle beaufschlagten in mindestens einer Druckkammer 4 angeordnete Druckmeßglieder 9 oder von Druckmeßgliedern Io die in den Gleitflächen 5 des hydrostatischen Lagers so angeordnet sind, daß sie die Strömung innerhalb der Lagerspalte 6 nicht beeinflußen, aufgenommen werden.

Bei der zylindrischen Lagerstelle 1 kann es sich um einen am Wuchtkörper angeordneten Zapfen handeln oder bei Mehrebenenauswuchtung beispielsweise um eine Welle auf die der Wuchtkörper befestigt ist, oder es kann sich auch um die Wuchtspindel selbst handeln, die an ihrem einen Ende beispielsweise bei Radauswuchtmaschinen den Wuchtkörper trägt.

Weitere Möglichkeiten zur Bestimmung der Unwuchtgröße mit Hilfe der erfindungsgemäßen Auswuchtmaschine werden bei der Besprechung der Fig. 4 und 5 erläutert.

In den Fig. 2 und 3 ist eine erfindungsgemäße Auswuchtmaschine dargestellt, bei der je Meßebene mindestens eine der die Wellenzapfen Io des Wuchtkörpers 11 tragenden Rollenanordnungen 12 als hydrodynamische Lagerung ausgebildet 1st. Hierbei 1st der Rollenkörper Ij5 als feststehender Körper ausgebildet, an dessen Umfang Drucktaschen 14 angeordnet sind, die über Drucicölbohrungen 15, 16, Vf, 18 mit Drucköl versorgt werden, so daß zwischen Rollenring 19 und Rollenkörper I^ Fluidspalte 2o entstehen, durch die das Fluid über die Bohrungen 21, 22, 23, 24, drucklos in einen nicht dargestellten Vorrat abfließen kann.

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Durch die Uriwuchtwirkungen des in Rotation versetzten Wuchtkörpers 11 treten ebenfalls von der Umlauflrequenz des Wuchtkörpers abhängig, in den Fluidspalten 2o und den Drucktaschen 14 umlaufende Druckschwankungen auf, die mitties Druckraeßglieder wie in Fig. 1 beschrieben,, gemessen werden können« Wird in erfinderischer Weise eine Drucktasche 14 in eine Lage zum Wuchtkörper 11 gebracht, wie sie durch den Pfeil 26 angegeben ist, so ist in einfachster Form durch Festlegen der Meßrichtung auch die Winkellage der Unwucht am Wuchtkörper feststellbar, wenn in bekannter Weise mittels Winkellagengeber oder Stroboskop eine Null-Lage des Wuchtkörpers festgelegt wird«

Fig. 4 stellt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen mechanischen Abtastvorrichtung dar, die gleichzeitig die Druekölzufuhr zu den Druckkammern 4 gemäß Fig. 1 a bzw. den Drucktaschen gemäß Fig. 2 und 3 steuert«

Der Vorgang des Messens der Auslenkung der zylindrischen Lagersteile 1 bzw. des Wellenzapfens Io und der gleichzeitigen Steuerung der Druekölzufuhr wird am Beispiel einer Druckkammer beschrieben.

Eine Stahlkugel 27 die über eine federbelastete Übertragungsstange 28 eines nicht dargestellten Schwingungsumformers in Kontakt mit der Oberfläche 29 der zylindrischen Lagerstelle 1 gehalten wird, verschließt bei maximaler Auslenkung der zylindrischen Lagerstelle 1 aus der Null-Lage eine Druckolzuflußbohrung Jo zur Druckölkammer 4. Bei Rotation des Wuchtkörpers wird in Abhängigkeit der auftretenden Unwucht die zylindrische Lagerstelle aus ihrer Null-Lage ausgelenkt. Hierdurch enthält der Schwingungsumformer mittels Übertragungsstange 28 Informationen über die Unwuchtgröße. Gleichzeitig wird durch Änderung des Abstandes der Stahlkugel 27 vom Sitz J51 der Druckolzuflußbohrung Jq eine

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Steuerung des Druckölzuflußes bewirkt. Hierdurch wird ,gemäß der Erfindung eine Gegenkraft der durch die Unwucht hervorgerufenen Auslenkungen bewirkt.

Weiterhin wird bei dieser bevorzugten Anordnung eine ständige Benetzung der Oberfläche der Stahlkugel mit Druckölflüssigkeit erreicht, so daß ein 'Verschleiß der sich berührenden Oberflächen praktisch ausgeschlossen ist. Der die beiden Oberflächen trennende Ölfilm wird erst beim Stillstand der Maschine allmählich verdrängt und besitzt bei Rotation eine konstante Dicke, so daß hierdurch die Reproduzierbarkeit von Meßergebnissen nicht in Frage gestellt wird.

In Fig. 5 wird eine erfindungsgemäße Anordnung zur berührungslosen Messung der Unwuchtwirkung am Beispiel an einer Anordnung gemäß Fig. 1 beschrieben. In einer Zuflußleitung 32 zu Druckkammer 4 ist ein durchbohrter axialbeweglieher Kolben 33 angeordnet. Dieser Kolben stützt sich über Federn j54 an Schultern 35 der Zuflußleitung 32 ab. Der Kolben 33 besteht aus magnetisch leitendem Material und erzeugt in einer die Zuflußleitung umgebenden Meßspule j6 entsprechend seiner durch die Unwucht her^ vorgerufenen Verschiebung- in axialer Richtung, ein elektrisches Signal, das zur Bestimmung der im Wuchtkörper enthaltenen Unwuchtgröße herangezogen werden kann»

In Verbindung mit einem Winkellagengeber läßt sich hierdurch in überraschend einfacher Weise Lage und Größe der Unwucht durch eine berührungslose und daher verschleißfreie Messung bestimmen. Durch eine im Kolben 3~?angeördnete Bohrung 37 ^un^ eine Drosselstelle 38 in den Druckölzuflußleitungen, läßt sich erfindüngsgemäß die Empfindlichkeit dieser Messeinrichtung vorteilhaft variieren.

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In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die erfindungsgemäße Auswuchtmaschine oei der an die Ermittlung der Unwucht, nach Lage und Größe anschließenden Beseitigung der Unwucht in der Auswuchtmaschine einsetzen, ohne den Aufwand zusätzlicher beistellbarer Bearbeitungsvorrichtungen.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Auswuchtmaschine gleichzeitig als Werkzeugmaschine eingesetzt werden, auf der die Vorbearbeitung des Wuchtkörpers geschieht ohne Gefahr der Zerstörung empfindlicher Meßbauteile, wie Druckmeßdosen, Drosseleinrichtungen, Verschiebekolben, Schwingungsumformer, und auf der anschließend der Auswuchtvorgang bestehend aus, Messung der Unwucht nach Lage und Größe und Ausgleich der Unwucht abläuft.

In Pig. 6 und J werden bevorzugte Ausführungsformen dieser Ausgestaltung der Erfindung schematisch dargestellt.

Gemäß Fig. 6 ist die Unwuchtspindel 39 an ihrem einen Ende konisch ausgebildet und dort zusätzlich in einer ebenfalls konisch ausgebildeten hydrostatischen Lagerung 4o die in ihrem Aufbau dem in Fig. 1 beschriebenen hydrostatischen Lager 2 entspricht, gelagert. Der zylindrische Teil der Wuchtspindel 39 besitzt einen Anlaufring 4l und ist je nach Verwendung für eine Ein- oder Mehrebenenwuchtung in mindestens einem weiteren hydrostatischen Lager 42 gelagert, das in seiner Ausgestaltung dem in Flg. 1 beschriebenen hydrostatischem Lager entspricht. Weiterhin greift an der Wuchtspindel 39 eine hydraulische beaufschlagbare Verschiebevorrichtung 43 an.

Durch einen in der Druckölzufuhrleitung für die beiden hydrostatischen Lagerungen 4o und 42 und der Verschiebevorrichtung 43 ist ein Vierwegeschieber 44 angeordnet, der wahlweise die beiden hydrostatischen Lager 4o und 42 über die Leitungen 45, 46 versorgt, und zwar bei der Vorbearbeitung des Wuchtkörpers und bei der Messung der Unwucht nach Lage und Größe, und der bei der Beseitigung

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der Unwucht über die Leitung 47 die Verschiebeeinrichtung 43 einschließlich eines in der Verschiebevorrichtung 43 angeordneten Kugellagers, gegen die Schulter 4l der Wuchtspindel 39 verschiebt, so daß der konische Teil der Wuchtspindel 39 auf dem konischen Teil der hydrostatischen Lagerung aufliegt.

Hierdurch wird zufolge der großen Auflagefläche der konischen Teile aufeinander eine unverrückbare Festhaltung während des Unwuchtausgleichsvorganges ohne Beschädigung der Wuchtspindel 39 erreicht. Der Übersicht halber wurde eine Aufnahme 48 für einen Wuchtkörper die mit der Wuchtspindel fest verbunden ist, nur schematisch dargestellt.

In Fig. 7 trägt die Wuchtspindel 39 an ihrem einen Ende einen Doppelkegel 49. Diesem Doppelkegel ist eine entsprechend ausgebildete doppelkegelartige hydrostatische Lagerung 5o und 51 zugeordnet, deren unterer konischer Teil als weiterer Meßstelle 52 zur Bestimmung der Unwuchtgröße und Winkellage, insbesondere bei Mehrebenenwuchtung herangezogen werden kann. Am anderen Ende der Wuchtspindel ist ein dem hydrostatischen Lager 42 entsprechendes Lager angeordnet. Die Aufnahme 48 für einen Wuchtkörper ist ebenfalls wie in Fig. 6 geschehen nur schematisch dargestellt.

Über ein Mehrwegeventil 53 werden über die Leitungen 54, 55* 56 beim Meßvorgang die hydrostatische Lagerung 42 sowie die doppelkegelartige Lagerung 51 mit Drucköl versorgt, während beim Ausgleichsvorgang nur ein Kegelstumpf der doppelkegelartigen Lagerung mit Drucköl versorgt wird, um ein Anliegen der Wuchtspindel 39 an dem anderen Kegelstumpf zu erreichen.

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Durch diese Anordnung wird in vorteilhafter Weise auch bei Vorbearbeitung des Wuchtkörpers die erfindungsgemäße Auswuchtmaschine in eine Werkzeugmaschine verwandelt ₃ bei der durch Regelung des Druckes an den Kegelstümpfen der doppelkegelartigen hydrostatischen Lagerung 51 ein einwandfreier Rundlauf der Maschine erreicht wird.

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Claims

Patentansprüche :

Auswuchtmaschine für leuchtkörper mit einem Winkellagengeber zur Peststellung der Unwuehtwinkellage, gekennzeichnet durch die Verwendung einer hydrostatischen Lagerung (2) zur Aufnahme des Wuchtkörpers und die Messung der durch die Unwucht innerhalb seiner Lagerung (2) hervorgerufenen Verlagerung des Wuchtkörpers.
2. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1 für Einebenenwuehtungen mit einer den Wuchtkörper tragenden Spindel, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung der Spindel (39) gemessen wird.
3. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1 für Mehrebenenwuchten, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung der Wuchtkörperwelle in mehreren Ebenen gemessen wird.
4. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1 für Mehrebenenwuchten mit den Wuchtkörper tragenden Rollen dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung der Rollen (12) gemessen wird.
5· Hydrostatische Lagerung zur Verwendung nach Anspruch 1 mit Drucköltaschen, -Gleitfläche«, Ringnuten und mit diesen über Leitungen verbundenem Druckölbehälter dadurch gekennzeichnet, daß im Druckölbereich des hydrostatischen Lagers (2) gelagerte Druckmeß- und/oder Steuermittel (9) mit Schwingungsmeßumformern verbunden sind,

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und daß über ein in der Leitung zwischen Dtuckölbehälter und Druckö'ltaschen angeordnetes Mehrwegeventil (53) zusätzliche im hydrostatischen Lager angeordnete Gleitflächen (51) mit Drucköl versorgbar sind.
6.Hydrostatische Lagerung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß mittels die Druckölleitung verschließender den Wuchtkörper in radialer Richtung berührender federbelasteter Kugeln (27) die Druckölzufuhr gesteuert und die translatorische Bewegung einer der die Druckölzufuhr äk steuernden Kugeln (27) über einen Verbindungsstab (28) mit einem Schwingungsumformer verbunden ist.
7.Hydrostatische Lagerung nach Anspruch 5 und/oder dadurch gekennzeichnet, daß ein in einer Druckölleitung zu den Drucköltaschen angeordneter federbelasteter längsdurchbohrter Kolben (33) in Abhängigkeit der durch die radiale Verlagerung des Wuchtkörpers auftretenden statischen Druckschwankungen gegenüber einer die Druckölleitung umschließenden Meßspule (36) beweglich ist.
8.Hydrostatische Lagerung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß in einer Drucktasche des hydrostatischen Lagers eine Druckmeßdose (9) angeordnet ist.
9.Hydrostatische Lagerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen mit Drucköl versorgbaren Gleitflächen (51) in einer Radialebene des hydrostatischen Lagers angeordnet sind.

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10. Hydrostatische Lagerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen mit Drucköl versorgbaren Gleitflächen als Kegelgleitflächen (51) ausgebildet sind.
11. Hydrostatische Lagerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis Io dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen mit Druckol versorgbaren Gleitflächen als Doppelkegelgleitflächen (51) ausgebildet sind.

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