DE2410540A1

DE2410540A1 - Lageranordnung zur lagerung axial belastbarer spindeln

Info

Publication number: DE2410540A1
Application number: DE2410540A
Authority: DE
Inventors: Dieter Hafla
Original assignee: Index-Werke KG Hahn & Tessky 7300 Esslingen; Index Werke GmbH and Co KG Hahn and Tessky
Current assignee: Index Werke GmbH and Co KG Hahn and Tessky
Priority date: 1974-03-06
Filing date: 1974-03-06
Publication date: 1975-09-18
Also published as: JPS5882605A; JPS5929364B2; US3943803A; FR2263417B1; GB1504746A; DE2410540B2; JPS50119143A; FR2263417A1; JPS5830084B2; BR7501263A; DE2410540C3; CH580457A5

Description

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DR.-INQ. DIPL.-ING. M. SC. DIPL.-PhVii. DR. . DIPL.-PMV». HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Index-Werke KG Hahn & Tessky, 7300 Esslingen/Neckar, Plochinger Strasse 92

Lageranordnung zur Lagerung axial belastbarer

Spindeln

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung einer axial belastbaren Spindel,mit einem Lagergehäuse, in dem die Spindel in wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordneten Lagern gelagert ist, von denen mindestens eines axial vorspannbar ist, und mit einem am Hinterende der Spindel angeordneten Druckraum, in dem ein der Richtung der axial auf die Spindel wirkenden Kraft entgegengerichteter Druck zur Entlastung mindestens des vorderen Spindellagers erzeugbar ist.

Bei der Lagerung von im Einsatz einer axialen Belastung unterliegenden Spindeln, insbesondere Pinolenspindeln, ergeben sich hinsichtlich der axialen Kraftaufnahme der Lager, des Rundlaufes der Spindel und der Einstellung des Lagerspieles Sonderprobleme, zu deren Lösung man bisher verschiedene Wege beschritten hat.

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So ist es bekannt, die axiale Kraftaufnahme mit Hilfe von zwei oder drei vorgespannten und genau aufeinander abgestimmten Wälzlagern zu bewerkstelligen, wobei das erforderliche genaueste Abpassen einesLagersatzes grosse Erfahrung sowie einen entsprechenden Zeitaufwand erfordert, ganz abgesehen davon, dass sich die Belastung der einzelnen Lager dieses Lagersatzes nur schwierig und kaum exakt bestimmen lässt (vgl. Zeichnung Nr. 138 224 der Firma FAG, Schweinfurt).

Ferner ist es beispielsweise bei Pinolen bekannt, die Axialkraft dadurch aufzunehmen, dass die Pinolenspindeln an ihrem Hinterende als Kolben mit Ringspaltdichtung ausgebildet sind und, analog zur Lageranordnung der eingangs beschriebenen Art, hinter der Spindel ein Druckraum vorgesehen ist, wobei der darin erzeugbare Druck den Kolben entgegen der wirksamen Axialkraft beaufschlagt und somit das axial belastete Spindellager entlastet (vgl. Prospekt der Firma Röhm GmbH, Sontheim/Brenz).

Bei dieser Konstruktion sitzt das hintere Spindellager auf einem an der hinteren Stirnseite des Kolbens angeformten zylindrischen Ansatz und befindet sich somit innerhalb des Druckraumes. Demzufolge wird dasselbe, insbesondere bei höheren Drehzahlen, aufgrund der dieses Lager durchströmenden, relativ grossen Druckölmenge intensiv erwärmt, wobei eine weitere starke Erwärmung die im Ringspalt vorhandene Ölmenge verursacht. Ein weiterer Nachteil dieser Lageranordnung resultiert daraus, dass der Betrag der Lagerentlastung entweder konstant ist oder mit Hilfe eines zusätzlichen Druckregelventils proportional zur aufzunehmenden Axialbelastung jeweils wieder neu einzustellen ist.

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Ferner wurde bisher zum Zwecke eines einwandfreien Spindelrundlaufes das radiale Lagerspiel durch Feineinstellen oder durch Vorspannen der Lager gänzlich beseitigt. Aufgrund dieser Massnahme war es aber nicht zu verhindern, dass sich bei der zwangsläufigen Lagererwärmung die Lagerluft verminderte beziehungsweise die Vorspannung mitunter auf ein unzulässiges Mass erhöhte.

Schliesslich ist es in diesem Zusammenhang bereits Stand der Technik, Lager zu verwenden, bei denen die radiale Spielfreiheit durch konstantes Vorspannen des bzw. der entsprechenden Lager auf hydraulischem Wege erreicht wird, indem solche Lager als Spezialkonstruktion mit einem axial verschiebbaren, mit den Wälzkörpern des Lagers in Kontakt stehenden Bordring ausgestattet sind, der innerhalb einer Kammer durch ein geeignetes Druckregelsystem hydraulisch konstant beaufschlagt wird (vgl. Prospekt "Technischer Informationsdienst Nr. 8" der Firma Timken, Rollenlager GmbH, Düsseldorf).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung für axial belastbare Spindeln zu schaffen, bei der mindestens eines der Spindellager bei an der Spindel axial wirksam v/erdender Kraft druckentlastbar und aufgrund dieser möglichen Lagerentlastung die Einzelbelastung der Spindellager mit Bezug auf eine maximale Axialbelastung der Spindel bestimmbar und ausserdem bei jedem Belastungsfall eine radiale, temperaturunabhängige Spielfreiheit des vorderen Spindellagers gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Lageranordnung der eingangs beschriebenen Art, die erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass beide Lager axial vorspannbar sind und zu-

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mindest der äussere Lagerring des hinteren Spindellagers innerhalb des Lagergehäuses axial verstellbar ist, dass im Druckraum mindestens ein Kolben angeordnet ist, mit dessen Hilfe zur Entlastung des vorderen Spindellagers auf das hintere Spindellager in Vorspannrichtung ein Druck ausübbar ist, und dass eine Nachstellvorrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe der äussere Lagerring des vorderen Spindellagers entsprechend der durch den Entlastungsdruck bewirkten axialen Spindelverlagerung selbsttätig nachstellbar ist.

Bei einer derart konzipierten Lageranordnung bewirkt damit der durch den Kolben auf das hintere Spindellager ausgeübte Druck eine axiale Spindelverlagerung in einer der auf die Spindel wirkenden Axialkraft entgegengesetzten Richtung und damit die Entlastung mindestens des vorderen Spindellagers, wobei durch den vom Kolben erzeugten Entlastungsdruck und durch die Nachstellvorrichtung beide Spindellager in jeder vom Kolben veranlassten Axialstellung der Spindel in kaltem und warmem Zustand radial spielfra. sind. Ausserdem können genaue Abpassarbeiten für die Spindeleinstellung, die üblicherweise bei allen bekannten Lageranordnungen notwendig sind, entfallen. Überdies lässt sich durch Abstimmen des auf den Kolben wirkenden Gegendrucks mit dem diesem entgegengerichteten, auf die Spindel wirkenden Axialdruck die Belastung beider Spindellager genau feststellen, so dass die Lager derart ausgelegt werden können, dass sie im wesentlichen gleiche und gegenüber den bekannten Konstruktionen eine sehr viel längere Lebensdauer haben,

Die erfindungsgemässe Lageranordnung ist in gleicher Weise sowohl für axialen Belastungen unterliegende Arbeitsspindeln als auch für Pinolen vorteilhaft geeignet. Sofern es sich hierbei um eine Lageranordnung handelt, deren Spindellagerung durch mindestens ein axial vorspannbares Radiallager ergänzt ist, so

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wird man günstigerweise die Konstruktion so treffen, dass auch das Radiallager bei jeder Belastung der Spindel durch axiales Anstellen radial spielfiei ist. Konstruktiv lässt sich dies in einfacher Weise bewerkstelligen, wenn dieses Radiallager»wie üblich, neben dem hinteren und zwischen beiden Spindellagern angeordnet ist und wenn die Nachstellvorrichtung ein mit radialem Abstand auf der Spindel angeordnetes, in Achsrichtung federnd elastisches Druckglied aufweist, das sich an den äusseren Lagerringen des vorderen Spindellagers und des Radiallagers abstützt. Vorteilhaft ist hierbei das Druckglied durch eine Buchse in Kombination mit einer an deren einem Stirnende anliegenden Druckfeder gebildet. Anstelle eines Radiallagers können auch andere geeignete Lager, z.B. übliche Rillenkugellager verwendet werden.

Je nachdem, ob die erfindungsgemässe Lageranordnung zur Lagerung einer axial belastbaren Arbeitsspindel oder zur Lagerung einer Pinolenspindel vorgesehen ist, ist die Nachstellvorrichtung verschieden auszubilden. Während sie im ersteren Fall beispielsweise lediglich aus dem erwähnten Druckglied bestehen kann, ergibt sich im zweiten Fall eine vorteilhafte Konstruktion, wenn auch die Pinolenhülse ein Teil der Nachstellvorrichtung bildet.

Sofern die Lageranordnung zur Lagerung einer axial belastbaren Arbeitsspindel dienen soll, so ist es im Hinblick auf die beabsichtigte Entlastung der Lager sowie für die geforderte radiale Spielfreiheit des vorderen Spindellagers vorteilhaft, wenn auch der äussere Laggering des vorderen Spindellagers im Lagergehäuse axial verstellbar angeordnet ist. Damit ist sichergestellt, dass dieser Lagerring mit Hilfe der Nachstellvorrichtung stets mit den Wälzkörpern des vorderen Spindellagers in Berührung gehalten und, unabhängig von der Betriebstemperatur, stets radiale Spielfreiheit gewährleistet ist.

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Iat hingegen die Lageranordnung zur Lagerung einer eine Körnerspitze tragenden Pinolenspindel in einer Pinole vorgesehen, so ist es vorteilhaft, wenn in der das Spindellagergehäuse bildenden und in einem Reitstock axial beweglich angeordneten Pinole der mindestens eine, den Entlastungsdruck erzeugende und auf das hintere Spindellager wirkende Kolben geführt und der Durchmesser seiner beaufschlagten Kolbenfläche kleiner ist als der Durchmesser eines innerhalb der Pinole vorhandenen und koaxial zum Führungszylinder des Entlastungskolbens angeordneten und mit diesem verbundenen, geschlossenen Zylinders, in dem ein relativ zur Pinole feststehender, von Zuführkanälen durchsetzter Kolben angeordnet ist. Aufgrund der Durchmesserdifferenz zwischen der beaufschlagten Kolbenfläche und dem durch die Pinole gebildeten Zylinder wird die sich in diesem Zylinder aufbauende Druckkraft in zwei Teilkräfte zerlegt, wobei die eine Teilkraft zum Zwecke der Entlastung des Vorderlagers der Pinolenspindel den Kolben zum Zwecke einer entsprechenden Axialverstellung der Spindel und die andere Teilkraft die verbleibende ringförmige Bodenfläche des Zylinders beaufschlagt, woraus wiederum eine Axialverstellung der Pinolenhülse resultiert und dabei der in die Pinole eingesetzte äußere Lagerring des Vorderlagers wiederum an dessen Wälzkörper angelegt wird, so daß dadurch eine Entlastung des hinteren, vom Kolben beaufschlagten Spindellagers erreicht wird. Demgemäß hat in diesem Falle die Pinolenhülse die Punktion eines Nachstellgliedes und bildet somit einen Bestandteil der erfindungsgemäß vorgesehenen Nachstellvorrichtung. Sofern hierbei zwischen dem vorderen und dem hinteren Lager der Pinolenspindel noch ein Radiallager vorgesehen ist, so kommt dem Druckglied der Nachstellvorrichtung lediglich noch die Aufgabe zu, den äußeren Lagerring des Radiallagers ständig an dessen Wälzkörper anzulegen, wozu in einer Ausgestaltung der Erfindung sich das Druckglied der Nachstellvorrichtung einerseits an dem in die Pinole axial unbeweglich eingesetzten äußeren Lagerring des vorderen Spindellagers und andererseits am Radiallager abstützt.

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Die Erfindung lässt sich auch bei Lageranordnungen für hochbelastbare Pinolenspindeln vorteilhaft anwenden, die an ihrem

mindestens

Hinterende mittels/zweier nebeneinander angeordneter, axial vorspannbarer Spindellager in der Pinole gelagert sind. In diesem Fall ist es günstig, wenn jedem dieser Spindellager ein Kolben zugeordnet ist, wobei der äussere Lagerring des hintersten Spindellagers sowie der diesem zugeordnete Kolben innerhalb des dem anderen Spindellager zugeordneten Kolbens axial verstellbar angeordnet sind.

Bei Pinolen schafft das zwischencter Ptoi und der sie aufnehmen- . den Zylinderführung des Reitstockes vorhandene Radialspiel hinsichtlich der geforderten Genauigkeit weitere Probleme. Die zur Beseitigung dieses Radialspiels bekannten Klemmeinrichtungen benötigen entweder Klemmhülsen, die mechanisch oder hydraulisch betätigt werden, oder ein geschlitztes Reitstockgehäuse mit Klemmschrauben. Der Nachteil all dieser Ausführungen besteht in dem relativ grossen Raumbedarf und vor allem auch darin, dass beim Klemmen die Pinole auch in axialer Richtung blockiert wird und dass ausserdem viele Klemmhülsen in radialer Richtung elastisch sind.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, Pinolen konstruktiv derart zu gestalten, dass sie im Reitstock spielfrei gehalten werden, dabei aber eine Blockierung derselben . vermieden wird, um die bei der erfindungs-

gemässen Lagerung der Pinolenspindel erforderliche axiale Verstellbarkeit der Pinole nicht zu beeinträchtigen. Erfindungsgemäss wird dies dadurch bewerkstelligt, dass in der Wand des die Pinole aufnehmenden Führungszylinders des Reitstocks mindestens eine an eine Hydropumpe anschliessbare Drucktasche eingeformt ist. Wird dieser Drucktasche Drucköl zugeführt, so baut

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sich darin ein eine Radialkraft erzeugender Druck auf, wodurch die Pinole an den der Drucktasche gegenüberliegenden Wandteil des Führungszylinders angepreßt und somit eine definierte spielfreie Anlage erzielt wird. Vorteilhaft wird man hierbei in der vori der Hydropumpe zur Drucktasche führenden Leitung ein Druckregelventil einbauen, so daß die Möglichkeit besteht, die erzielbare Radialkraft proportional zu der vom Kolben auf die Pinolenspindel ausgeübten axialen Pinolenkraft einzustellen. Durch eine geeignete Wahl der Abmessungen der Drucktasche läßt sich somit bei Jedem beliebig eingestellten Axialdruck der Pinolenspindel eine radial spielfreie Anordnung der Pinole im Reitstockgehäuse bewerkstelligen, ohne daß sie axial blockiert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Zylinderwand der Zylinderführung des Reitstockgehäuses gegenüber der Drucktasche mindestens eine weitere, an eine Abflußleitung anschließbare Tasche zum Sammeln von aus der Drucktasche verdrängtem und in den zwischen Führungszylinder und Pinole vorhandenen Ringspalt eindringenden Drucköl vorgesehen. Günstigerweise sind hierbei diese Taschen im Führungszylinder derart angeordnet, daß die aus dem in der Drucktasche erzeugbaren Druck resultierende Radialkraft in Richtung der Schnittkraft gerichtet ist.

In der Zeichnung sind verschiedene mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt eine Lageranordnung einer Arbeitsspindel,

Fig. 2 im Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung für eine Pinole,

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Pig. 3 einen Teilquerschnitc durch cüe Lageranordnung gemäß Pig. 2 entlang der Linie 3-3 dieser Figur,

Pig. 4 einen Hydraulikplan in Verbindung mit schematisch angedeuteten Lageranordnungen gemäß Pig. 1 und 2,

Pig. 5 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung für eine Pinole.

Die in Pig. 1 gezeigte Lageranordnung dient zur Lagerung einer mit 10 bezeichneten und mit einer Zentrierspitze 12 ausgestatteten, axial belastbaren Arbeitsspindel in einem Spindelstock 14« Die Lageranordnung weist zu diesem Zweck zur Spindellagerung in axialer Richtung ein vorderes Spindellager 16 sowie ein hinteres Spindellager 18 und zur Spindellagerung in radialer Richtung ein neben dem hinteren und zwischen den beiden Spindellagern 16 und 18 angeordnetes Radiallager 2o auf. An seiner Stelle kann auch beispielsweise ein Rillenkugellager vorgesehen sein. Sämtliche Spindellager sind beispielsweise durch nachstell- bzw. vorspannbare Kegelrollenlager gebildet. An ihrer Stelle können auc Schrägkugellager oder andere axial belastbare Lager vorgesehen sei

Hierbei ist der äußere Lagerring 22 des hinteren Spindellagers 18 sowie der äußere Lagerring 24 des vorderen Spindellagers 16 innerhalb des durch den Spindelstock 14 gebildeten Lagergehäuses axial verstellbar angeordnet. Dies trifft auch für den äußeren Lagerring 26 des Radiallagers 20 zu. Zwischen dem letzteren und dem vorderen Spindellager 16 ist eine Nachstellvorrichtung vorgesehen, die ein mit radialem Abstand auf der Arbeitsspindel 10 angeordnetes, in Achsrichtung federnd elastisches Druckglied aufweist, das beispielsweise durch eine zylindrische Buchse 28 und eine an dieser anliegende Druckfeder 30 gebildet ist, wobei sich die Buchse am äußeren Lagerring 24 des vorderen Spindellagers 16 und die Druckfeder am äußeren Lagerring 26 des Radiallagers 20 abstützt. Diese Nachstellvorrichtung versucht somit, das vordere Spindellager ständig in axialer Richtung vorzuspannen,

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um eine temperaturunabhängige,radial spielfreie Lagerung der Arbeitsspindel im vorderen Spindellager 16 sicherzustellen.

Die inneren Lagerringe des hinteren Spindellagers 18 sowie des Radiallagers 20 sind mit Hilfe von Ringmuttern 32 und unter Zwischenschaltung einer den Spanndruck auf die inneren Lagerringe dieser Lager übertragenden Zwischenbuchse 34 und einer Zwischenscheibe 36 aufj^inein zylindrischen hinteren Ansatzstück 38 der Arbeitsspindel/üblicher Weise gehalten. Dieses auch die Ringmuttern 32 tragende zylindrische Ansatzstück durchdringt einen zur Arbeitsspindel 10 koaxial angeordneten Kolben 40, der in einem/am Hinterende des Lagergehäuses angeflanschten Zylinder verschiebbar angeordnet ist. Mit einem Ringbund 44 stützt sich dieser Kolben am äusseren Lagerring 22 des hinteren Spindellagers 18 ab. 46 bezeichnet einen durch den Zylinder 42 und den Kolben 40 definierten Druckraum, dem über eine Zuführleitung Drucköl zufuhrbar ist. Wird durch das sich an der Zentrierspitze 12 abstützende Werkstück auf die Arbeitsspindel 10 eine Axial- ' kraft F ausgeübt, so würde diese Kraft normalerweise vom vorderen Spindellager 16 aufgenommen. Die erfindungsgemässe Lageranordnung schafft nun eine Entlastung dieses Spindellagers bzw. eine Lastaufteilung auf das vordere und hintere Spindellager, indem der sich bei Zuführen eines Druckmediums, insbesondere Drucköl, im Druckraum 46 aufbauende Druck den Kolben 40 in eine der Kraft F entgegengerichtete Richtung bewegt und den äusseren Lagerring 22 des hinteren Spindellagers 18 in die entsprechende Richtung axial verstellt. Diese Verstellung bewirkt eine Mitnahme des inneren Lagerringes über die Kegelrollen und damit eine Mitnahme der Arbeitsspindel 10, wobei sich gleichzeitig auch das Radiallager 20 mit verstellt. Dadurch wird der innere Lagerring des vorderen Spindellagers 16 ebenfalls in der gleichen Richtung verstellt, so daß dmal das Lager 16 von einem Teil der Axialkraft entlastet und zum anderen das sich

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normalerweise "bei der Entlastung des vorderen Lagers einstellende radiale Spiel ausgeglichen wird. Durch entsprechendes Abstimmen des sich im Druckraum 46 aufbauenden Drucks mit der Axialkraft P kann dabei erreicht werden, daß zum Beispiel die Entlastung des vorderen Spindellagers 16 in solchem Maße erfolgt, daß das vordere und hintere Spindellager 16 bzw. 18 ungefähr gleiche Lebensdauer haben.

Die in Pig. 2 dargestellte Lageranordnung dient zur Lagerung einer eine Körnerspitze 50 tragenden Pinolenspindel 52, die mit Hilfe eines vorderen Spindellagers 54 und eines hinteren Spindellagers 56 sowie mit Hilfe eines Radiallagers 58 in einer Pinole 60 drehbar gelagert ist. Zum Unterschied zur Lageranordnung gemäß Pig. 1 ist bei dieser Lageranordnung lediglich der äußere Lagerring 62 des hinteren Spindellagers 56 sowie der äußere Lagerring 64 des Radiallagers 58 innerhalb der Pinole 60 axial verstellbar, während der äußere Lagerring 66 des vorderen Spindellagers 54 in der Pinole axial unverstellbar angeordnet ist. Auch bei dieser Lageranordnung sind die einzelnen Lager durch axial vorspannbare Kegelrollenlager gebildet, wobei der äußere Lagerring 62 des hinteren Spindellagers 56 mit einem Ringbord 68 eines in einer entsprechenden Zylinderführung 70 der Pinole 60 geführten Kolbens 72 zusammenwirkt. Mit 74 ist ein in die Pinole eingearbeiteter und hinter dem Kolben 72 vorhandener mit dessen Kolbenführung in Verbindung stehender Zylinder bezeichnet, in dem ein feststehender Kolben 7>6 angeordnet ist, dessen Kolbenstange 78 aus dem Verschlußdeckel dieses Zylinders 74 herausgeführt und an einem stationären Halter 82 befestigt ist. Die Kolbenstange 78 ist in Längsrichtung von zwei Kanälen 84, 86 durchdrungen, wobei der eine Kanal in die eine und der andere Kanal in die andere, durch den Kolben 76 gebildete Zylinderkammer 85, 87 mündet.

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Wie aus Fig. 2 deutlich zu ersehen ist, ist der Durchmesser des Zylinders 74 grosser als der Durchmesser des Kolbens 72, so dass die auf der Seite des Kolbens 72 liegende Zylinderkammer 85 eine ringförmige Zylinderbodenfläche 88 aufweist.

Die Pinole 60 ist in einer Zylinderführung 90 eines mit 92 bezeichneten Reitstockes in bekannter Weise axial verschiebbar geführt. Wie aus Fig. 3 deutlich hervorgeht, v/eist hierbei diese Zylinderführung 90 an einander gegenüberliegenden Teilen ihrer Umfangsflache jeweils eine in diese eingeformte Tasche 94, 96 auf, wobei in die eine mit 94 bezeichnete Tasche über einen Zuführkanal 98 Drucköl zuführbar ist, während die Tasche 96 an einer drucklosen Leitung 100 angeschlossen ist, und zwar zu dem Zweck, aus der Drucktasche 94 verdrängtes und in den zwischen der Zylinderführung und der Pinole vorhandenen Ringspalt eindringendes Drucköl zu sammeln und

abzuleiten. Die Anordnung der beiden einander diametral gegenüberliegenden Taschen ist vorzugsweise derart getroffen, dass die aus dem in der Drucktasche 94 erzeugbaren Druck resultierende und auf die Pinole 60 wirkende Radialkraft in Richtung der Schnittkraft gerichtet ist.

Analog zur Lageranordnung gemäss Fig. 1 befindet sich gleichfalls zwischen dem vorderen Spindellager 54 und dem Radiallager 58 ein durch eine zylindrische Buchse 102 sowie eine Druckfeder 104 gebildetes Druckglied der Nachstellvorrichtung, das in diesem Fall die Aufgabe hat, den äusseren Lagerring 64 des Radiallagers 58 ständig in Berührung mit dessen Kegelrollen zu halten. Bei dieser Lageranordnung bildet jedoch auch die Pinole 60 selbst ein Teil der Nachstellvorrichtung, was nachstehend näher erläutert wird.

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Wird über ein nicht näher dargestelltes und von der Körnerspitze 50 aufgenommenes Werkstück eine Axialkraft F auf die Pinolenspindel 52 ausgeübt, so wird durch Zuführen eines Druckmediums, insbesondere Drucköl, in den mit 85 bezeichneten Druckraum der Kolben 72 mit einer Kraft F₁ in eine der 'Richtung der Kraft F entgegengesetzte Richtung bewegt, wobei analog zur Lageranordnung gemäss Fig. 1 die Pinolenspindel 52 gemäss Fig. 2 nach links bewegt und dadurch das vordere Spindellager 54 im Sinne der Erfindung entlastet wird. Um hierbei in jeder Axialstellung der Pinolenspindel 52 am vorderen Spindellager 54 eine radial-

außercieui

spielfreie Spindellagerung zu gewährleisten, wird/eine auf die ringförmige Zylinderbodenfläche 88 wirkende Kraft F₂ wirksam, unter deren Einfluß sich die Pinole 60 gleichfalls entgegen der Richtung der Axialkraft F verlagert, wobei durch die Pinole der äussere Lagerring 66 des vorderen Spindellagers 54 wieder mit dessen Kegelrollen in Berührung gebracht und .bei entsprechender Abstimmung der Kräfte F₁ und F zu F eine besonders einfache, automatisch wirkende Lastaufteilung auf diese Lager bewirkt wird. Dabei kann der Grad der Entlastung des vorderen Spindellagers 54 ebenfalls so gewählt werden » dass beide Spindellager ungefähr gleiche Lebensdauer haben.

Außer der Druckentlastung und radialen Spielfreiheit des vorderen Spindellagers kann des weiteren erreicht werden, daß ein genaues Abpassen

für die Spieleinstellung, wie dies sonst bei Spindellagern üblich ist, entfallen kann und dass sowohl im kalten als auch im Warmen Zustand der Lager Spielfreiheit gewährleistet ist.

Vorteilhafterweise wird man die erfindungsgemässe Lageranordnung bei Drehmaschinen jeweils sowohl zur Lagerung der Arbeitsspindel als auch zur Lagerung der Pinolenspindel verwenden, wobei dann die Möglichkeit besteht, gemäss Fig. 4 beide Lageranordnungen mit Hilfe eines gemeinsamen Hydropumpenaggregates 110 mit Drucköl

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ZU versorgen. ^In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn dem Druckraum 46 der Lageranordnung für die Arbeitsspindel 10 das Drucköl über eine am Kanal 84 des feststehenden Kolbens 76 bzw. dessen Kolbenstange 78 angeschlossene Leitung 112 mittels der Leitung 48 zugeführt werden kann. An diesem Kanal 84 bzw. der Leitung 112 kann gleichzeitig eine Zweigleitung 114 zum Kanal 98 der der Pinole 60 zugeordneten Drucktasche 94 führen, während der Kanal 86 an einer Leitung 116 angeschlossen werden kann. Beide Leitungen, 112, 116 können mit Hilfe eines Vierwege-Zweistellungsventils 118 wechselweise mit dem Hydropumpaggregat 110 verbunden werden, um einmal dem Druckraum 85 zum Beaufschlagen des Kolbens 72 der Pinolenlageranordnung und zum anderen dem gegenüberliegenden Druckraum 87 zum Zurückziehen der Pinole 60 Druck zuzuführen. Sofern der Druckraum 85 mit Druck beaufschlagt wird, gelangt das im Druckraum 87 vorhandene Öl über den Kanal 86 und das Ventil 118 zurück in den Tank des Hydropumpaggregats. Dabei verschiebt sich die Pinole gemäß Pig. 4 so lange nach links, bis deren Körnerspitze 50 im Zentrum eines nicht dargestellten Werkstückes auftrifft. Gleichzeitig, mit dem Beginn des Pinolenvorlaufes wird die Leitung 48 mit Druck beaufschlagt, der während des Pinolenvorlaufes noch relativ gering (beispielsweise 5 bar) ist. Beim Auftreffen der Pinole auf das Werkstück baut sich der eingestellte Arbeitsdruck (beispielsweise 10 bis 60 bar) im Druckraum 85 der Pinolenlageranordnung und in der Leitung 112, 114 auf. Dieser Druck wirkt nun in der Drucktasche 94 (Fig. 3), während von der Sammeltasche 96 das eventuell von der Drucktasche 94 kommende Öl über den Kanal 100 bzw. die Leitung 120 abgeführt wird. Durch den sich in der Drucktasche 94 aufbauenden Druck entsteht eine Eadialkraft Pr (siehe Fig. 3), die aus den Abmessungen 1 und b und dem Jeweils eingestellten Druck an einem mit 122 bezeichneten Druckregelventil resultiert. Diese Radialkraft legt die Pinole in Schnittkraftrichtung an die gegenüberliegende Wand an und sorgt somit für eine definierte spielfreie Anlage. Dadurch,da

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die Radialkraft proportional zum am Druckregelventil 122 eingestellten Druck und damit auch proportional zu der damit eingestellten axialen Pinolenkraft F ist, kann durch geeignete Wahl der Abmessungen 1 und b der Drucktasche 94 bei jedem beliebig eingestellten Druck ein spielfreies radiales Anlegen der Pinole erfolgen, ohne daß diese axial festgelegt wird. Die Pinole vermag also auch in festgelegtem Zustand eine axiale Ausgleichsbewegung durchzuführen. Beim Rücklauf der Pinole wird das Ventil 118 umgeschaltet, so daß das Öl aus dem Druckraum 85 über den Kanal 84 und ein Rückschlagventil 124 drucklos abfließen kann, während zur Rücksteuerung der Pinole der Druckraum 87 über den Kanal 86 mit Drucköl gefüllt wird.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Lageranordnung für eine Pinolenspindel, die sich gegenüber der Lageranordnung gemäß Fig. 2 darin unterscheidet, daß dem hinteren, zur Aufnahme von Axialkräften dienenden Spindellager 56 der Pinolenspindel 52 benachbart noch ein weiteres, mit 130 bezeichnetes Spindellager zugeordnet ist. Bei dieser Konstruktion ist jedem äußeren Lagerring 62 bzw. 132 der beiden Spindellager 56, 130 zu deren Axialverstellung zum Zwecke der Entlastung des vorderen Spindellagers 54 innerhalb der Pinole ein Kolben 72 bzw. 134 zugeordnet, wobei der mit einem Bordring 68 auf den äußeren Lagerring 62 des hinteren Spindellagers 56 wirkende Kolben 72 innerhalb des Kolbens 134 verschiebbar angeordnet ist, der seinerseits wiederum über eine Zwischenbuchse 136 auf den äußeren Lagerring 132 des hinteren Spindellagers 130 wirkt. Der äußere Lagerring 62 des anderen Spindellagers 56 ist hierbei innerhalb der Zwischenbuchse 136 axial verschiebbar gelagert. Auch bei dieser Konstruktion ist der Durchmesser des Druckraumes 85 wesentlich größer als der Durchmesser des ringförmigen Kolbens 134, so daß die im Druckraum 85 wirksam werdende Axialkraft durch entsprechende gegenseitige Abstimmung des Durchmessers D,

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dieses Druckraumes und der Durchmesser d1 und d2 der beiden Kolben 72 und 134 in die Teilaxxalkräfte P₁, F₂ ^{und 1}S ^zer~ legt wird", von denen die Teilkräfte F.. und F₂ auf die beiden Kolben und die Teilkraft F₅ auf die Pinole 60 wirkt.

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Claims

A 40 508 h y - 162 30.1.1974 Patentansprüche :

1. Lageranordnung zur Lagerung einer axial belastbaren Spindel, mit einem Lagergehäuse, in dem die Spindel in wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordneten Lagern gelagert ist, von denen mindestens eines axial vorspannbar ist und mit einem am Hinterende der Spindel angeordneten Druckraum, in dem ein der Richtung der axial auf die Spindel wirkenden Kraft entgegengerichteter Druck zur Entlastung mindestens des vorderen Spindellagers erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lager (16, 18, 54, 56) axial vorspannbar sind und zumindest der äußere Lagerring (22, 62) des hinteren Spindellagers (18, 56) innerhalb des Lagergehäuses (14, 60) axial verstellbar ist, daß im Druckraum (46, 85) mindestens ein Kolben (40, 72) angeordnet ist, mit dessen Hilfe zur Entlastung des vorderen Spindellagers (16, 54) auf das hintere Spindellager (18, 56) in Vorspannrichtung ein Druck ausübbär ist, und daß eine Nachstellvorrichtung (28, 30 bzw. 60, 102, 104) vorgesehen ist, mit deren Hilfe der äuße're Lagerring (24, 66) des vorderen Spindellagers (16, 54) entsprechend der durch den Entlastungsdruck bewirkten axialen Spindelverlagerung selbsttätig nachstellbar ist. ·

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, deren Spindellagerung durch mindestens ein axial vorspannbares Radiallager ergänzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Radiallager (20, 58) neben dem hinteren und zwischen beiden Spindellagern (16, 18, 54, 56) angeordnet ist und daß die Nachstellvorrichtung ein mit radialem Abstand auf der Spindel (10, 52) angeordnetes, in Achsrichtung federndelastisches Druckglied (28, 30, 102, 104)

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aufweist, das sich an den äußeren lagerringen (24, 26, 64, 66) des vorderen Spindellagers (16, 54) und des Radiallagers (20, 58) abstützt.

3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied durch eine Buchse (28, 102) in Kombination mit einer an deren einem Stirnende anliegenden Druckfeder (30, 104) gebildet ist.

4. Lageranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, zur Lagerung einer axial belastbaren Arbeitsspindel, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lagerring (24) des vorderen Spindellagers (16) im Lagergehäuse (14) axial verstellbar angeordnet ist.

5. Lageranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 3, zur Lagerung einer eine Körnerspitze tragenden Pinolenspindel in einer Pinole, dadurch gekennzeichnet, daß in der das Spindellagergehäuse bildenden und in einem Reitstock (92) axial beweglich angeordneten Pinole (60) der mindestens eine, den Entlastungsdruck erzeugende und auf das hintere Spindellager (56) wirkende Kolben (72) geführt und der Durchmesser seiner beaufschlagten Kolbenfläche kleiner ist als der Durchmesser eines innerhalb der Pinole (60) vorhandenen und koaxial zum Führungszylinder (70) des Kolbens (72) angeordneten und mit diesem verbundenen geschlossenen Zylinders (74) in dem ein relativ zur Pinole (60) feststehender, von Zuführkanälen (84, 86) durchsetzter Kolben (76) angeordnet ist.

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6. Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zum hinteren Spindellager (56) auf der Spindel (52) ein Radiallager (58) angeordnet ist und sich das Druckglied (102, 104) der Nachstellvorrichtung einerseits an dem in die Pinole (60) axial unbeweglich eingesetzten äußeren Lagerring (66) des vorderen Spindellagers (54) und andererseits am äußeren Lagerring (64) des Radiallagers (58) abstützt.

7. Lageranordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Pinolenspindel an ihrem Hinterende mittels mindestens zweier nebeneinander angeordneter, axial vorspannbarer Spindellager in der Pinole gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem dieser Spindellager (56, 130) ein Kolben (72, 134) zugeordnet ist, wobei der äußere Lagerring (62) des hintersten Spindellagers (56) sowie der diesem zugeordnete Kolben (72) innerhalb des dem anderen Spindellager (130) zugeordneten Kolbens (134) axial verstellbar angeordnet sind.

8. Lageranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum spielfreien Anlegen der Pinole (60) an die Umfangsflache der sie führenden Zylinderführung des ReitStockes (92) in der Wand dieser Zylinderführung mindestens eine an eine Hydropumpe (110) anechließbare Drucktasche (94) eingeformt ist.

9- Lageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand der Zylinderführung gegenüber der Drucktasche (94) mindestens eine weitere, an eine Abflußleitung (100) anschließbare Tasche (96) zum Sammeln von aus der Drucktasche (94) verdrängtem und in den zwischen Zylinderführung und Pinole (60) vorhandenen Ringspalt eindringendem Drucköl.

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10. Lageranordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (94, 96) in der Zylinderführung derart angeordnet sind, daß die aus dem in der Drucktasche (94) erzeugbaren Druck resultierende Radialkraft in Richtung der Schnittkraft gerichtet ist.

11. Lageranordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen beider Taschen (94, 96) ungefähr gleich sind.

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