DE3641179A1

DE3641179A1 - Hydrostatisches oder aerostatisches lager

Info

Publication number: DE3641179A1
Application number: DE19863641179
Authority: DE
Inventors: Holmer Dipl Ing Dangschat
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1986-12-02
Filing date: 1986-12-02
Publication date: 1988-06-16
Also published as: DE3641179C2; DE8632304U1

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches oder aerostatisches Lager gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Derartige Lager werden beispielsweise bei hochge nauen Rundtischen und Teilköpfen eingesetzt.

Aus der US-PS 35 37 763 ist ein Luftlagersystem be kannt, bei dem ein Rotor mit zwei rotationssymme trischen Lagerelementen fest verbunden ist, deren sphärische Lagerflächen auf korrespondierenden sphä rischen Lagerflächen eines Stators gelagert sind. Zur Einstellung optimaler Luftlagerspalte sind die beiden koaxial zentrierten Lagerelemente durch ein Verbindungselement in einem konstanten Abstand starr miteinander verbunden. Die beiden Lagerelemente mit einander zugewandten sphärischen Lagerflächen sind symmetrisch zu einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Rotors angeordnet. Dieses Luftlagersystem be sitzt einen relativ schwierig herzustellenden Stator; zudem ist die Genauigkeit der Herstellung der Lager flächen der beiden Lagerelemente begrenzt, so daß die Rundlaufgenauigkeit des Luftlagersystems hohen Genauigkeitsanforderungen nicht immer genügt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydro statisches oder aerostatisches Lager anzugeben, das einfacher in der Herstellung ist und eine verbesser te Rundlaufgenauigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Vereinfachung im Aufbau und in der Herstellung ein preiswertes Lager geschaffen wird. Da der Stator nur eine trotz höchster Genauigkeit einfach herzustellende planare Lagerfläche sowie eine konkave Lagerfläche aufweist, deren Genauig keitsanforderungen unkritisch sind, bereitet die Her stellung des Stators keine fertigungstechnischen Schwierigkeiten. Da dieses Lager zwei voneinander un abhängige Lagerstellen besitzt, von denen die eine Lagerstelle in Form der beiden planaren Lagerflächen des Rotors und des Stators eine Tragefunktion besitzt und nur die andere Lagerstelle in Form der beiden nichtplanaren sphärischen Lagerflächen des Rotors und des Stators die Rundlaufeigenschaft bestimmt, läßt sich die Rundlaufgenauigkeit des vorgeschlage nen Lagers wesentlich verbessern.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der Figur ist in einem Querschnitt ein aerosta tisches Lager in einem Rundtisch dargestellt. Das Lager weist einen rotationssymmetrischen Rotor 1 auf, der an einem rotationssymmetrischen Stator 2 drehbar gelagert ist. Die ebene Oberfläche 3 des Rotors 1 dient zur Aufnahme eines Werkstücks 4, das vermessen oder bearbeitet werden soll.

Der Rotor 1 ist an seiner Unterseite zum einen mit einem rotationssymmetrischen Lagerelement 5 in Form einer Kugel starr verbunden, deren konvexe sphärische Lagerfläche 6 an einer im Stator 2 zentrisch angeord neten konkaven sphärischen Lagerfläche 7 gelagert ist, die die untere Hälfte der Kugel 5 umgibt. Zur starren Verbindung der Kugel 5 mit dem Rotor 1 ist ein zylin derförmiges Zwischenstück 8 in Form eines Gewinde bolzens am einen Ende in nicht gezeigter Weise - bei spielsweise durch Kleben oder durch Verschraubung - an der Oberseite der Kugel 5 befestigt und greift am anderen Ende mit seinem Gewinde in eine durchgehende zentrische Gewindebohrung 9 im Rotor 1 ein. In einem gewissen Abstand über dem Zwischenstück 8 ist in der Gewindebohrung 9 des Rotors 1 noch eine Gewinde scheibe 10 vorgesehen, die über zwei Schrauben 11 mit dem Zwischenstück 8 verbunden ist. Der vom Zwischenstück 8 nicht belegte Teil der oberen Hälfte der Kugel 5 wird von einer Lagerschale 12 umgeben, die mit dem Stator 2 in nicht gezeigter Weise ver schraubt ist und die eine konkave sphärische Lager fläche 7 a aufweist, die mit der konvexen sphärischen Lagerfläche 6 des Lagerelements 5 korrespondiert.

Der Rotor 1 ist zum anderen mit einer kreisring förmigen planaren Lagerfläche 13 auf einer kreis ringförmigen planaren Lagerfläche 14 des Stators 2 gelagert; die beiden korrespondierenden planaren Lagerflächen 13, 14 sind konzentrisch zum Lagerele ment 5 angeordnet.

Zum Einstellen optimaler Luftlagerspalte zwischen der konvexen Lagerfläche 6 des Lagerelements 5 und den korrespondierenden konkaven Lagerflächen 7, 7 a des Stators 2 und der Lagerschale 12 sowie zwischen der planaren Lagerfläche 13 des Rotors 1 und der korrespondierenden planaren Lagerfläche 14 des Stators 2 für den Betriebszustand werden das Zwi schenstück 8 und die Gewindescheibe 10 über die beiden Schrauben 11 gemeinsam mittels eines nicht gezeigten Einstellwerkzeugs bei gelockertem Zustand der beiden Schrauben 11 verdreht; nach dem Einstell vorgang werden die beiden Schrauben 11 festgezogen, so daß ein eventuelles Gewindespiel zwischen dem Zwischenstück 8 und der Gewindebohrung 9 des Rotors 1 ausgeschaltet wird; es ergibt sich somit eine starre Verbindung zwischen dem Lagerelement 5 und dem Rotor 1.

In der planaren Lagerfläche 14 des Stators 2 sind gleichmäßig peripher verteilte Luftdüsen 15 vorge sehen, die in einen gemeinsamen Ringkanal 16 im Stator 2 münden; der Ringkanal 16 ist mit einer ex ternen Luftdruckleitung 17 verbunden. Desgleichen ist auch die konkave Lagerfläche 7 des Stators 2 mit gleichmäßig peripher verteilten Luftdüsen 18 ver sehen, die im Stator 2 in einen gemeinsamen Ring kanal 19 münden, der mit einer weiteren externen Luftdruckleitung 20 verbunden ist. Zusätzlich kann in der planaren Lagerfläche 14 des Stators 2 neben den Luftdüsen 15 noch ein peripherer Vakuumkanal 21 vorgesehen sein, der mit einer externen Vakuumlei tung 22 verbunden ist.

Während die beiden planaren Lagerflächen 13, 14 des Rotors 1 und des Stators 2 eine Tragefunktion auf weisen, kommt den Lagerflächen 6, 7, 7 a des Lager elements 5 und des Stators 2 eine Rundlauffunktion zu.

Die hohe Rundlaufgenauigkeit dieses Lagers ist darin begründet, daß die planaren Lagerflächen 13, 14 des Rotors 1 und des Stators 2 sowie die konvexe Lager fläche 6 der Kugel 5 die mit größter Genauigkeit herstellbaren Flächen sind. Bei der Kugel 5 kommt noch die Möglichkeit hinzu, durch Rundheitsmessungen die günstigste Drehachse mit den geringsten Rundheits abweichungen auszusuchen und diese günstigste Dreh achse der Kugel 5 mit der Drehachse des Rotors 1 bei der starren Verbindung des Rotors 1 mit der Kugel 5 zusammenfallen zu lassen. Die konkaven Lagerflächen 7, 7 a des Stators 2 und der Lagerschale 12 können durch Drehen, feinoptisches Schleifen oder durch Abformen hergestellt werden; die Rundheitsgenauig keit dieser konkaven Lagerflächen 7, 7 a des Stators, 2 und der Lagerschale 12 ist gegenüber der Rundheits genauigkeit der konvexen Lagerfläche 6 der Kugel 5 für die Rundlaufgenauigkeit dieses Lagers von geringerer Bedeutung.

Die Einstellung der Vorspannung zwischen den planaren Lagerflächen 13, 14 des Rotors 1 und des Stators 2 erfolgt durch das oben beschriebene Verstellen des Zwischenstücks 8 und/oder gegebenenfalls durch eine entsprechende Einstellung des Unterdrucks zwischen den planaren Lagerflächen 13, 14 des Rotors 1 und des Stators 2 mittels des Vakuumkanals 21.

In nicht gezeigter Weise kann das Lagerelement durch eine Kugel gebildet sein, die mit dem Rotor direkt starr verbunden ist. Der Stator enthält zwei Lager schalen mit zwei konkaven Lagerflächen, die zur Er zielung optimaler Luftlagerspalte zwischen der kon vexen Lagerfläche der Kugel und den beiden konkaven Lagerflächen der beiden Lagerschalen im Stator ein stellbar angeordnet sind.

Anstelle der beiden sphärischen Lagerflächen des Rotors und des Stators können in nicht dargestellter Weise der Rotor und der Stator auch korrespondierende kegelförmige Lagerflächen aufweisen.

Das vorgeschlagene Lager kann auch hydrostatisch betrieben werden.

Claims

1. Hydrostatisches oder aerostatisches Lager, bei dem ein Rotor an einem Stator drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß einmal der Rotor (1) mit einem rotationssymmetrischen Lagerelement (5) starr verbunden ist, dessen nichtplanare Lager fläche (6) an einer korrespondierenden nichtplana ren Lagerfläche (7) eines Stators (2) gelagert ist, und daß zum anderen der Rotor (1) mit einer plana ren Lagerfläche (13) auf einer planaren Lagerfläche (14) des Stators (2) gelagert ist.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (5) mit einer sphärischen Lager fläche (6) in einer korrespondierenden sphärischen Lagerfläche (7) des Stators (2) gelagert ist.

3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement mit einer kegelförmigen Lager fläche in einer korrespondierenden kegelförmigen Lagerfläche des Stators gelagert ist.

4. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Lagerfläche (6) des Lagerelements (5) konvex und die sphärische Lagerfläche (7) des Sta tors (2) konkav ausgebildet ist.

5. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (5) durch eine Kugel gebildet ist, die mit dem Rotor (1) durch ein Zwischenstück (8) starr verbunden ist.

6. Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (8) aus einem Gewindebolzen be steht, der am einen Ende an der Kugel (5) befestigt ist und am anderen Ende mit seinem Gewinde in eine zentrale Gewindebohrung (9) des Rotors (1) eingreift.

7. Lager nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Gewindebohrung (9) des Rotors (1) in einem Abstand vom Zwischenstück (8) eine Gewindescheibe (10) vorgesehen ist, die über Schrauben (11) mit dem Zwischenstück (8) verbunden ist.

8. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die planaren Lagerflächen (13, 14) des Rotors (1) und des Stators (2) rotationssymmetrisch zum Lager element (5) angeordnet sind.

9. Lager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die planare Lagerfläche (14) des Stators (2) mit peripher verteilten Luftdüsen (15) und die konkave Lagerfläche (7) des Stators (2) mit peripher ver teilten Luftdüsen (18) versehen ist.

10. Lager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die planare Lagerfläche (14) des Stators (2) zu sätzlich mit einem peripheren Vakuumkanal (21) ver sehen ist.

11. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement durch eine Kugel gebildet ist, die mit dem Rotor direkt starr verbunden ist, daß der Stator zwei Lagerschalen mit zwei konkaven Lagerflächen aufweist und daß die Lagerschalen im Stator einstellbar angeordnet sind.