DE29700502U1 - Spindle unit with a spindle supported by preloaded roller bearings - Google Patents

Description

Beschreibung
Spindeleinheit mit einer durch vorgespannte Wälzlager abgestützten SpindelDescription
Spindle unit with a spindle supported by preloaded roller bearings

Die Erfindung gehört in den Bereich Werkzeugmaschinenbau und kann für die Veränderung der Vorspannung der Lagerung von Spindeln, insbesondere zur Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, benutzt werden. Die Konstruktion kann ebenso in ähnlichen Baugruppen verschiedener Maschinen Verwendung finden.The invention belongs to the field of machine tool construction and can be used for changing the preload of spindle bearings, especially for high-speed machining. The design can also be used in similar assemblies of various machines.

Eine Vorrichtung zur Regelung der Vorspannung von Wälzlagern mit einem Zentrifugalregler, der als federnde Axialspreizbuchse mit elastischen bogenartigen Teilen hergestellt wird, ist bekannt (s. G 94 19 561.7). Dadurch, daß die Änderung der Vorspannung der Lager durch die Verschiebung der äußeren, sich nicht drehenden Lagerringe bedingt ist, wird die Gefahr einer Reibkorrosion auf der äußeren Fläche der Spindel, die bei der vorherigen Konstruktion besteht (s. G 94 04 249.7), beseitigt. Jedoch werden in der bekannten Konstruktion zwei Reglerlager und ein zusätzliches elastisches Element (Membran), das den Regier in Drehung versetzt, benötigt, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Außerdem erlaubt sie keine Verwirklichung der Vorspannungsregelung im Falle der Tandem-/O-Anordnung von Spindellagern. Dies ist damit verbunden, daß die äußeren sich nicht drehenden Ringe der Reglerwälzlager auf die äußeren Ringe der Spindellager drücken. Im Falle der TandemVO-Anordnung sind sowohl die äußeren als auch inneren Ringe auf den Block gezogen. Die genannte Konstruktion hat aber noch einen weiteren Nachteil. Wenn der Regler außerhalb der Strecke, an deren Enden sich jeweils die Spindellager befinden, angebracht ist und das Bogenprofil der elastischen Teile des Reglers eine konkave Form besitzt, ensteht bei der Vorspannungsverkleinerung der Spindellager eine Vergrößerung der Vorspannung der Reglerlager. Dies schränkt die Regelungsmöglichkeiten der Vorspannung ein.A device for controlling the preload of rolling bearings with a centrifugal regulator, which is made as a spring-loaded axial expansion bush with elastic arc-like parts, is known (see G 94 19 561.7). The fact that the change in the preload of the bearings is due to the displacement of the outer, non-rotating bearing rings eliminates the risk of fretting corrosion on the outer surface of the spindle, which exists in the previous design (see G 94 04 249.7). However, in the known design, two regulator bearings and an additional elastic element (diaphragm) which causes the regulator to rotate are required to achieve the desired results. In addition, it does not allow the implementation of preload control in the case of a tandem/O arrangement of spindle bearings. This is connected with the fact that the outer non-rotating rings of the regulator rolling bearings press on the outer rings of the spindle bearings. In the case of the tandem VO arrangement, both the outer and inner rings are pulled onto the block. However, this design has another disadvantage. If the regulator is mounted outside the section at the ends of which the spindle bearings are located and the curved profile of the elastic parts of the regulator has a concave shape, the preload of the regulator bearings increases when the preload of the spindle bearings is reduced. This limits the possibilities for controlling the preload.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung liegen die Probleme zugrunde, die Vorrichtung zum Regeln der Vorspannung von Wälzlagern zu vereinfachen, die Vorspannungsregelung im Falle einer Tandem-/O-Anordnung von Spindellagern zu ermöglichen und, wenn der Regler außerhalb der Strecke, anThe invention specified in the patent claims is based on the problems of simplifying the device for controlling the preload of rolling bearings, enabling preload control in the case of a tandem/O arrangement of spindle bearings and, if the controller is outside the track, on

deren Enden sich jeweils die Spindellager befinden, angebracht ist, so eine Konstruktion zu schaffen, bei der es zu einer gleichzeitigen Vorspannungsverkleinerung im Spindel- und Regierlager kommt.at the ends of which the spindle bearings are located, in order to create a construction in which the preload in the spindle and the bearings is reduced at the same time.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Regler mit einem einzelnen Reglerwälzlager versehen ist, so daß er mit einem Ende über das Reglerwälzlager auf dem Gehäuse und mit seinem anderen Ende auf der Spindel abgestützt ist, wobei das auf der Spindel abgestützte Ende des Reglers mit der Spindel fest verbunden ist und der äußere, sich nicht drehende Ring des Reglerwälzlagers, auf den Ansatz des Gehäuses drückt. Im Falle, daß der Regler außerhalb der Strecke, an deren Enden sich jeweils die Spindellager befinden, angebracht ist, besitzt das Bogenprofil der elastischen Teile des Reglers eine konvexe Form.To achieve this object, the invention provides that the regulator is provided with a single regulator roller bearing so that it is supported at one end on the housing via the regulator roller bearing and at its other end on the spindle, the end of the regulator supported on the spindle being firmly connected to the spindle and the outer, non-rotating ring of the regulator roller bearing pressing on the shoulder of the housing. In the event that the regulator is mounted outside the section at the ends of which the spindle bearings are located, the arc profile of the elastic parts of the regulator has a convex shape.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert:An embodiment of the invention is explained with reference to Figures 1 to 4:

Fig. 1 Achsenschnittansicht der Spindeleinheit. Es zeigt die gesamte Spindellagerung federnd angestellt (Tandem-Anordnung in den Lagerungen auf der Arbeits- und Antriebsseite). Der Regler befindet sich zwischen den Lagerungen der Spindel;Fig. 1 Axial section view of the spindle unit. It shows the entire spindle bearing spring-loaded (tandem arrangement in the bearings on the working and drive side). The controller is located between the bearings of the spindle;

Fig.2 Schnitt A-B auf der Fig 1;Fig.2 Section A-B on Fig 1;

Fig.3 Achsenschnittansicht der Spindeleinheit. Es zeigt die gesamte Spindellagerung federnd angestellt im Falle, das der Regler außerhalb der Strecke, an deren Enden sich jeweils die Spindellager befinden, angebracht ist;Fig.3 Axial section view of the spindle unit. It shows the entire spindle bearing spring-adjusted in the case that the controller is mounted outside the section at the ends of which the spindle bearings are located;

Fig.4 Achsenschnittansicht der Spindeleinheit. Es zeigt die Tandem-/O-Anordnung in der Lagerung auf der Arbeitsseite und die O-Anordnug auf der Antriebsseite. Der Regler befindet sich zwischen den Lagerungen der Spindel.Fig.4 Axial section view of the spindle unit. It shows the tandem/O arrangement in the bearing on the working side and the O arrangement on the drive side. The controller is located between the bearings of the spindle.

Auf den Fig. 5,6,7 werden das Verspannungssdiagramm für die Lager 7020 CD in Tandem-O-Anodnung und die Resultate der Axial- und Radialsteifigkeitsberechnugen des SKF Lager 7020 CD mittels des ProgrammsFig. 5,6,7 show the stress diagram for the bearings 7020 CD in tandem-O arrangement and the results of the axial and radial stiffness calculations of the SKF bearing 7020 CD using the program

„Lager" des Laboratoriums für" W'erkzeugmaschinen und Betriebslehre der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen gezeigt."Warehouse" of the Laboratory for Machine Tools and Industrial Engineering at the RWTH Aachen University.

Die Spindeleinheit enthält (s. Fig 1,2) die in dem Gehäuse 1 und den Spindellagern 2, 3 und 4 eingebaute Spinde! 5, die Vorrichtung zur Erzeugung der Grundvorspannung der Lager und der mit ihr zusammenhängende Regler der Vorspannung, der aus den elastischen Elementen 6, den inertialen Massen 7 und den Druckelementen 8, 9 besteht. Die elastischen Elemente 6, die inertialen Massen 7 und die Druckelemente 8, 9 sind hier als ein Teil hergestellt. Der Regler ist mit dem Reglerwälzlager 10 versehen, so daß er mit einem Ende über Reglerwälzlager 10 auf dem Gehäuse 1 und mit seinem anderen Ende auf der Spindel 5 abgestützt ist. Das auf der Spindel 5 abgestützte Ende des Reglers (Druckelement 9) ist mit der Spindel fest verbunden. Die auf die Spindel 5 aufgeschraubte Mutter 11 drückt mit ihrer Stirnseite auf das Druckelement 9. Das Spindellager 4 sitzt zwischen den Tellerfedern 12 und der Mutter 13, die auf das zweite Gewindeteil der Spindel 5 aufgeschraubt ist und mit ihrer Stirnseite auf den Innenring des Lagers 4 drückt. Das Spindellager 4 und die Tellerfedern 12 befinden sich in einer Hülse 14 die im Gehäuse 1 sitzt und durch den Deckel 15 gehalten wird. Der äußere Ring von Reglerlager 10 ist zum hinteren Ansatz des Gehäuses 1 angedrückt. Die Außenringe der Spindellager 2 und 3 befinden sich zwischen dem vorderem Ansatz des Gehäuses und dem Deckel 16. Der Ring 17 sitzt auf der Spindel 5 und drückt auf den Innenring des Spindellagers 2.The spindle unit contains (see Fig. 1, 2) the spindle 5 built into the housing 1 and the spindle bearings 2, 3 and 4, the device for generating the basic preload of the bearings and the associated preload regulator, which consists of the elastic elements 6, the inertial masses 7 and the pressure elements 8, 9. The elastic elements 6, the inertial masses 7 and the pressure elements 8, 9 are manufactured here as one part. The regulator is provided with the regulator roller bearing 10 so that it is supported with one end via the regulator roller bearing 10 on the housing 1 and with its other end on the spindle 5. The end of the regulator supported on the spindle 5 (pressure element 9) is firmly connected to the spindle. The nut 11 screwed onto the spindle 5 presses with its front side on the pressure element 9. The spindle bearing 4 sits between the disc springs 12 and the nut 13, which is screwed onto the second threaded part of the spindle 5 and presses with its front side on the inner ring of the bearing 4. The spindle bearing 4 and the disc springs 12 are located in a sleeve 14 which sits in the housing 1 and is held by the cover 15. The outer ring of the regulator bearing 10 is pressed against the rear shoulder of the housing 1. The outer rings of the spindle bearings 2 and 3 are located between the front shoulder of the housing and the cover 16. The ring 17 sits on the spindle 5 and presses on the inner ring of the spindle bearing 2.

Die Regelung der Vorspannung von Spindellagern 2,3 wird wie folgt durchgeführt: Zur Erzeugung der Grundvorspannung wird zuerst die Mutter 13 auf das Gewindeteil der Spindel 5 aufgeschraubt, so daß sie mit ihrer Stirnseite auf den inneren Ring des Spindellagers 4 drückt, wodurch die Tellerfedern 12 und das Lager 4 gespannt werden. Die Spindellager 2 und 3 werden auch gespannt, da sich die ganze Spindel 5 (mit ihr zusammen die inneren Ringe der Spindellager 2,3) gleichzeitig nach hinten verschiebt. Auf diese Weise wird die gesamte Spindellagerung leicht vorgespannt.The preload of spindle bearings 2,3 is regulated as follows: To generate the basic preload, nut 13 is first screwed onto the threaded part of spindle 5 so that its front side presses against the inner ring of spindle bearing 4, thereby tensioning disc springs 12 and bearing 4. Spindle bearings 2 and 3 are also tensioned because the entire spindle 5 (and the inner rings of spindle bearings 2,3 together with it) simultaneously moves backwards. In this way, the entire spindle bearing is slightly preloaded.

Weiter wird die Mutter 11 auf das Gewindeteil der Spindel 5 aufgeschraubt. Mit ihrer Stirnseite drückt die Mutter 11 auf das Druckelement 9. Dadurch werden die BögenNext, the nut 11 is screwed onto the threaded part of the spindle 5. The nut 11 presses with its front side onto the pressure element 9. This causes the arches

der elastischen Elementen 6 geßogen und**die**gesamte'Spindel 5 nach hinten verschoben. Dies hat zur Folge, daß sich die Vorspannung der Spindellager 2 und 3 vergrößert. Jedoch bleibt die Vorspannung des Lagers 4 konstant. Da die Nachgiebigkeit der Tellerfedern 12 um zwei bis drei Zennerpotenzen größer als die Nachgiebigkeit des Lagersystems ist, ändert die kleine Verschiebung der Spindel 5 die Vorspannkraft der Tellerfedern 12 nicht. So wird die maximale Grundvorspannung der Spindellager 2 und 3 eingestellt.the elastic elements 6 are pulled and the entire spindle 5 is displaced backwards. This results in the preload of the spindle bearings 2 and 3 increasing. However, the preload of the bearing 4 remains constant. Since the flexibility of the disc springs 12 is two to three powers of Zenner greater than the flexibility of the bearing system, the small displacement of the spindle 5 does not change the preload force of the disc springs 12. This is how the maximum basic preload of the spindle bearings 2 and 3 is set.

Bei der Drehung der Spindel 5, wird der Regler auch in Drehung versetzt,da das Ende des Reglers mit der Spindel 5 fest verbunden ist. Die inertialen Massen 7 rufen zentrifugale Kräfte hervor welche horizontale Zwangskräfte an den Stellen der Bogenverankerung in den Druckelementen 8, 9 bewirken und verringern dadurch die Kräfte der Vorspannung in Lager 2 und 3. Bei der Verringerung der Vorspannung während der Vergrößerung der Umdrehungsgeschwindigkeit entsteht keine Verschiebung sowohl der inneren Ringe der Spindellager 2,3,4 bezüglich der Spindel 5 und des Innenrings des Reglerlagers 10 bezüglich Druckelementes 8 als auch der Außenringe des Reglerlagers 10 und der Spindellager 2,3 bezüglich des Gehäuses 1. Die Vorspannungsänderung ist nur mit Kontaktdefomationen von Kugeln der Lager 3,4 und der Verschiebung des äußeren Ringes des Spindeliagers 4 bezüglich des Gehäuses 1 verbunden. Daher besitzt der Regelungsprozess nur eine minimale Hysterese, die durch Reibungskräfte bedingt ist.When the spindle 5 rotates, the regulator also rotates, since the end of the regulator is firmly connected to the spindle 5. The inertial masses 7 cause centrifugal forces which cause horizontal constraining forces at the points of the arch anchorage in the pressure elements 8, 9 and thereby reduce the preload forces in bearings 2 and 3. When the preload is reduced while the rotation speed increases, there is no displacement of the inner rings of the spindle bearings 2, 3, 4 with respect to the spindle 5 and the inner ring of the regulator bearing 10 with respect to the pressure element 8, nor of the outer rings of the regulator bearing 10 and the spindle bearings 2, 3 with respect to the housing 1. The change in preload is only associated with contact deformations of the balls of the bearings 3, 4 and the displacement of the outer ring of the spindle bearing 4 with respect to the housing 1. Therefore, the control process has only a minimal hysteresis caused by frictional forces.

Die Konstruktion mit dem Regler, der außerhalb der Strecke, an deren Enden sich jeweils die Spindellager befinden, angebracht ist zeigt Fig.3. Der Regler wird in einem separaten Gehäuse 14 (was Hülse 14 aus dem Fig.1 entspricht) angebracht. Die Positionen 1 - 13,15 - 17 auf der Fig.3 stimmen mit den gleichen Positionen auf den Fig.1 überein. Die Funktionsweise unterscheidet sich nicht von der schon beschriebenen Variante. Im Unterschied zu der bekannnten Konstruktion (s. G 94 19 561.7) besitzt das Bogenprofil der elastischen Teile 6 des Reglers eine konvexe Form. Dies hat zur Folge, daß die durch die zentrifugalen Kräfte hervorgerufenen horizontalen Zwangskräfte an den Stellen der Bogenverankerung in den Druckelementen 8,9 zueinander gerichtet werden und dadurch gleichzeitig die Kräfte der Vorspannung in Spindellager 2,3 und in Reglerlager 10 verringern.The design with the regulator, which is mounted outside the section at the ends of which the spindle bearings are located, is shown in Fig.3. The regulator is mounted in a separate housing 14 (which corresponds to sleeve 14 in Fig.1). Positions 1 - 13,15 - 17 on Fig.3 correspond to the same positions on Fig.1 . The mode of operation is no different from the variant already described. In contrast to the known design (see G 94 19 561.7), the arched profile of the elastic parts 6 of the regulator has a convex shape. This means that the horizontal constraining forces caused by the centrifugal forces are directed towards each other at the points of the arch anchorage in the pressure elements 8,9 and thereby simultaneously reduce the preload forces in the spindle bearings 2,3 and in the regulator bearing 10.

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Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen KOnsfruktion liegt darin, daß sie die Vorspannungregelung im Falle (s. Fig.4) einer Lagerung in Tandem-/O-Anordnung auf der Arbeitsseite (auf der Antriebsseite Lager in O-Anordnung als Loslagerung) erlaubt, obwohl die Außen- und Innenringe der Spindellager im Block sitzen. Die Positionen 1 - 3, 5 - 11, und 15 - 17 der Fig. 4 bzw. Fig. 1 stimmen miteinander überein. Im Unterschied zu der schon beschriebenen Variante befindet sich neben den Spindeilagem 2 und 3 ein drittes Lager 4, auf dessen Innenring eine Mutter 18 drückt, die auf die Spindel 5 geschraubt ist. Der Innenring des Spindellagers 4 ist schmaler als der Außenring ausgeführt. Auf diese Weise entsteht, im ungespannten Zustand, ein Spalt zwischen den Innenringen der Spindellager 3 und 4. Am anderen Ende der Spindel 5 befinden sich zwei Spindellager 12, 13. Die Mutter 14 befindet sich auf dem Gewindeteil der Spindel und nimmt Kontakt mit dem Innenring des Spindellagers 13 auf. Zwischen dem Innenring des Lagers 12 und dem Absatz der Spindel 5 sitzt der Distanzring 19.A further advantage of the proposed construction is that it allows preload control in the case (see Fig. 4) of a bearing in tandem/O arrangement on the working side (on the drive side, bearings in O arrangement as a floating bearing), even though the outer and inner rings of the spindle bearings are in the block. Positions 1 - 3, 5 - 11, and 15 - 17 in Fig. 4 and Fig. 1 correspond to one another. In contrast to the variant already described, next to the spindle bearings 2 and 3 there is a third bearing 4, the inner ring of which is pressed by a nut 18 that is screwed onto the spindle 5. The inner ring of the spindle bearing 4 is narrower than the outer ring. In this way, in the unclamped state, a gap is created between the inner rings of the spindle bearings 3 and 4. At the other end of the spindle 5 there are two spindle bearings 12, 13. The nut 14 is located on the threaded part of the spindle and makes contact with the inner ring of the spindle bearing 13. The spacer ring 19 is located between the inner ring of the bearing 12 and the shoulder of the spindle 5.

Zur Erzeugung der Grundvorspannug in der vorderen Lagerung wird die Mutter 18 soweit auf die Spindel 5 geschraubt bis der Innenring des Lagers 4 an dem Innenring des Lagers 3 anliegt, wodurch die Lager 2, 3 und 4 gespannt werden. Unabhängig von der Vorspannung der Spindellager 2,3 und 4 werden die Spindellager 12 und 13 durch das Aufschrauben der Mutter 14 auf die Spinde! 5 vorgespannt. Durch das Aufschrauben der Mutter 11 werden, wie in der zuvor beschriebenen Variante, die Bögen der elastischen Elementen 6 gebogen, wodurch die gesamte Spindel 5 nach hinten verschoben wird. Durch diese Verschiebung werden die Spindellager 2 und 3 weiter vorgespannt, die Vorspannung des Spindellagers 4 wird verringert. Bei der Drehung der Spindel 5 rufen die inertialen Massen 7 zentrifugale Kräfte hervor, welche die Kräfte der Vorspannung der Lager 2,3 verringern. Die Spannung des Spindellagers 4 wird erhöht. Obwohl dadurch die Möglichkeiten der Vorspannungsregelung bei der Tandem-/O-Anordnung beschränkt werden, wird auch hier eine Verbesserung erzielt.To generate the basic preload in the front bearing, the nut 18 is screwed onto the spindle 5 until the inner ring of the bearing 4 rests against the inner ring of the bearing 3, whereby the bearings 2, 3 and 4 are tensioned. Independently of the preload of the spindle bearings 2, 3 and 4, the spindle bearings 12 and 13 are preloaded by screwing the nut 14 onto the spindles 5. By screwing on the nut 11, as in the previously described variant, the arches of the elastic elements 6 are bent, whereby the entire spindle 5 is moved backwards. This displacement further preloads the spindle bearings 2 and 3, the preload of the spindle bearing 4 is reduced. When the spindle 5 rotates, the inertial masses 7 cause centrifugal forces, which reduce the forces of the preload of the bearings 2, 3. The tension of the spindle bearing 4 is increased. Although this limits the possibilities for bias control in the tandem/O arrangement, an improvement is still achieved here.

Das folgende Beispiel soll die Zusammenhänge verdeutlichen. Nehmen wir an, daß die vordere Lagerung drei Lager 7020 CD beinhaltet (s. Katalog 3700 T: SKFThe following example should clarify the relationships. Let us assume that the front bearing contains three bearings 7020 CD (see catalog 3700 T: SKF

.6.6

Genauigkeitslager, S. 60,62,64,74 *Reg!*4715tfOÖT&87 -*03, gedruckt in der BRD bei Weppert GmbH & Co. KG)Precision bearings, p. 60,62,64,74 *Reg!*4715tfOÖT&87 -*03, printed in the Federal Republic of Germany by Weppert GmbH & Co. KG)

Vorspannung für die einzelnen Lager nach Klasse A, B, C 310, 620, 1240 NPreload for the individual bearings according to class A, B, C 310, 620, 1240 N

Vorspannung mit Berücksichtigung des MultiplikationsfaktorPreload taking into account the multiplication factor

1,35 für Lagersatz mit TandenWO-Anordnung 420, 840, 1680 N1.35 for bearing set with TandemWO arrangement 420, 840, 1680 N

Drehzahlgrenze bei der Öl-Schmierung 14000 U/minSpeed limit for oil lubrication 14000 rpm

Reduktionsfaktoren Klasse A,B,C entsprechend 0,7, 0,55, 0,35Reduction factors class A,B,C corresponding to 0.7, 0.55, 0.35

Drehzahlgrenze mit Berücksichtigung derSpeed limit taking into account the

Reduktoinsfaktoren 9800, 7700, 3400 U/minReductin factors 9800, 7700, 3400 rpm

Nehmen wir an, daß bei der konventionellen Konstruktion die Vorspannung im Lagersatz 840 N beträgt, so liegt die maximal erreichbare Umdrehungsgeschwindigkeit ohne Vorspannungsregelung bei 7700 U/min, wobei Lager 4 mit einer Kraft von 840 N und Lager 2,3 jeweils mit 420 N vorgespannt sind.Assuming that in the conventional design the preload in the bearing set is 840 N, the maximum achievable rotational speed without preload control is 7700 rpm, with bearing 4 being preloaded with a force of 840 N and bearings 2 and 3 each with 420 N.

Bei der vorgeschlagenen Konstruktion kann mittels der Mutter 18 eine Vorspannungskraft von 540 N entwickelt werden, die sich folgendermaßen verteilt: Lager 2 Lager 3 Lager 4In the proposed design, a preload force of 540 N can be developed using the nut 18, which is distributed as follows: Bearing 2 Bearing 3 Bearing 4

270 N 270N 540N270N 270N 540N

Danach wird mittels der Mutter 11 eine zusätzliche Vorspannungskraft von 3820 N entwickelt, die sich ebenfalls aufteilt (s.Fig.5):Then an additional preload force of 3820 N is developed by means of the nut 11, which is also divided (see Fig. 5):

Lager 2 Lager 3 Lager 4Warehouse 2 Warehouse 3 Warehouse 4

1640N 1640N -540N1640N 1640N -540N

Also hat jedes Lager im Stilstand eine Vorspannungskraft von: Lager 2 Lager 3 Lager 4So each bearing has a preload force of: Bearing 2 Bearing 3 Bearing 4

1910N 1910N ON.1910N 1910N ON.

Wenn der Regler (s. Fig.5) eine**Kralt von" 3400 N *(3820-(840-420)) bei der Umdrehungsgeschwindigkeit 9800 U/min entwickelt, steht jedes Lager unter einer Vorspannungskraft von 420 N, was den Katalogdaten (s. oben) entspricht.If the regulator (see Fig.5) develops a force of 3400 N (3820-(840-420)) at a rotation speed of 9800 rpm, each bearing is under a preload force of 420 N, which corresponds to the catalogue data (see above).

Aus diesen Daten ist zu ersehen, daß die Drehzahlgrenze ohne Vorspannungsregeiung bei 7700 U/min und mit Vorspannungsregeiung bei 9800 U/min liegt, wobei es, wie Berechnungen zeigen, keinen großen Unterschied zwischen der Steifigkeit einer Lagerung mit TandemVO-Anordnung gibt, wenn die Lager unter den Vorspannungskräften 840 N, 420 N, 420 N stehen (was dem Stillstand ohne Vorspannungsregeiung entspricht) oder unter den Vorspannungskräften 1910 N, 1910 N, 0 N stehen (was dem Stillstand mit Vorspannungsregeiung entspricht). Fig.6, 7 zeigen die Resultate der Axial- und Radialsteifigkeitsberechnungen mittels des Programms „Lager". Aus den angegebenen Abhängigkeiten folgt, daß z.B. bei einer axialen Belastung von 1000 N, wenn die Lager unter den Vorspannungskräften 840 N, 420 N, 420 N stehen, die gesamte Axialsteifigkeit der Lagerung in Tandem-/O-Anordnung (die Lager in einer Lagerung bilden eine parallele Schaltung): 66 &Ngr;/&mgr;&igr;&eegr; + 66 &Ngr;/&mgr;&igr;&eegr; + 79 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; = 211 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; beträgt. Wenn die Lager unter den Vorspannungskräften 1910 N, 1910 N, 0 N stehen, ist die gesamte Steifigkeit 98 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; + 98 &Ngr;/&mgr;&igr;&eegr; + 43 &Ngr;/&mgr;&igr;&eegr; =239 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr;. Analog die Radialsteifigkeiten bei einer radialen Belastung von 1000 N in den entsprechenden Fällen: 280 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; + 280 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; + 480 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; = 1040 &Ngr;/&mgr;&igr;&eegr; und 650 N/prn + 650 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; + 150 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; = 1450 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; .From these data it can be seen that the speed limit without preload control is 7700 rpm and with preload control it is 9800 rpm, whereby, as calculations show, there is no great difference between the stiffness of a bearing with a tandem VO arrangement when the bearings are subjected to preload forces of 840 N, 420 N, 420 N (which corresponds to standstill without preload control) or to preload forces of 1910 N, 1910 N, 0 N (which corresponds to standstill with preload control). Fig.6, 7 show the results of the axial and radial stiffness calculations using the "Bearing" program. From the given dependencies it follows that, for example, with an axial load of 1000 N, when the bearings are subjected to preload forces of 840 N, 420 N, 420 N, the total axial stiffness of the bearing in tandem/O arrangement (the bearings in a bearing form a parallel circuit): 66 �Ngr;/μgr;&igr;&eegr; + 66 �Ngr;/μgr;&igr;&eegr; + 79 �Ngr;/μgr;&eegr;&eegr; = 211 �Ngr;/μgr;&eegr;&eegr;. When the bearings are subjected to preload forces of 1910 N, 1910 N, 0 N the total stiffness is 98 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; + 98 &Ngr;/&mgr;&igr;&eegr; + 43 &Ngr;/&mgr;&igr;&eegr; =239 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr;. The radial stiffnesses for a radial load of 1000 N in the corresponding cases are analogous: 280 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; + 280 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; + 480 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; = 1040 &Ngr;/&mgr;&igr;&eegr; and 650 N/prn + 650 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; + 150 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; = 1450 &Ngr;/&mgr;&eegr;&eegr; .

Auf diese Weise erlaubt die vorgeschlagene KostruktionIn this way, the proposed construction allows

- die Vorrichtung zum Regein der Vorspannung von Wälzlagern zu vereinfachen;- to simplify the device for regulating the preload of rolling bearings;

- im Falle, daß der Regler außerhalb der Strecke, an deren Enden sich jeweils die Spindellager befinden, angebracht ist, gleichzeitige Vorspannungsverkleinerung im Spindel- und Reglerlager zu erreichen;- in the case that the regulator is installed outside the section at the ends of which the spindle bearings are located, to achieve simultaneous preload reduction in the spindle and regulator bearings;

- die Vorspannungsregeiung im Falle einer TandemVO-Anordnung von Spindellagern zu ermöglichen.- to enable preload control in the case of a tandem arrangement of spindle bearings.

Claims (2)

1. Spindeleinheit, die folgende Elemente beinhaltet:1. Spindle unit, which includes the following elements: - eine Spindel,- a spindle, - ein Gehäuse,- a housing, - Wälzlager, die an zwei voneinander beabstandeten Stellen die Spindel im Gehäuse abstützen und vorgespannt sind,- Rolling bearings that support the spindle in the housing at two spaced-apart locations and are preloaded, - der Zentrifugalregler, der die Vorspannung auf die Wälzlager bei steigender Drehzahl der Spindel verringert, wobei der Zentrifugalregler als federnde Axialspreizbuchse mit elastischen bogenartigen Teilen zwischen zwei Druckelementen und Massen auf den bogenartigen Teilen hergestellt ist und mit Reglerwäizlagem versehen ist, so daß der Regler über Reglerwälzlager auf dem Gehäuse abgestützt ist,- the centrifugal regulator, which reduces the preload on the roller bearings as the spindle speed increases, whereby the centrifugal regulator is manufactured as a spring-loaded axial expansion bush with elastic arched parts between two pressure elements and masses on the arched parts and is provided with regulator roller bearings, so that the regulator is supported on the housing via regulator roller bearings, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß, mit den Zielenthat, with the objectives - die Konstruktion zu vereinfachen und- to simplify the construction and - die Vorspannungsregelung für die TandenWO-Anordnung von Spindelwäizlagern zu ermöglichen,- to enable preload control for the tandem WO arrangement of spindle roller bearings a) der Regler mit einem einzelnen Regierwälzlager versehen ist, so daß er mit einem Ende über Reglerwäizlager auf dem Gehäuse und mit seinem anderen Ende auf der Spindel abgestützt ist,a) the governor is provided with a single governor bearing so that it is supported at one end on the housing via governor bearings and at its other end on the spindle, b) das auf der Spindel abgestützte Ende des Reglers mit der Spindel fest verbunden ist undb) the end of the regulator supported on the spindle is firmly connected to the spindle and c) der äußere, sich nicht drehende Ring des Reglerwäizlagers auf den Absatz des Gehäuses drückt.c) the outer, non-rotating ring of the governor bearing presses on the shoulder of the housing. 2. Spindeleinheit nach Anspruch 1, im Falle, daß der Regler außerhalb die Strecke, an deren Enden sich jeweils die Spindellager befinden, angebracht ist,2. Spindle unit according to claim 1, in the case that the controller is mounted outside the section at the ends of which the spindle bearings are located, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß, mit dem Ziel Lastvergrößerung der Reglerwälzlager bei der Vorspannungsregelung zu vermeiden, das Bogenprofil der elastischen Teile des Reglers eine konvexe Form besitzt.that, in order to avoid an increase in the load on the regulator rolling bearings during preload control, the arc profile of the elastic parts of the regulator has a convex shape.