DD286402A5

DD286402A5 - Einstellbare waelzlagerung fuer wellen

Info

Publication number: DD286402A5
Application number: DD33143289A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Graczyk
Original assignee: Veb Carl Zeiss Jena,De
Priority date: 1989-08-03
Filing date: 1989-08-03
Publication date: 1991-01-24
Also published as: DE9005716U1

Abstract

Eine einstellbare Waelzlagerung fuer Wellen, insbesondere eine Zweipunktanordnung zur hochgenauen Lagerung von Wellen feinmechanischer Geraete, umfaszt ein erstes und zweites Waelzlager A und B, die je einen im Gehaeuse 2 fest angeordneten Auszenring 3; 4 und je einen auf der Welle 1 angeordneten Innenring 5; 6 mit dazwischen angeordneten Kugeln 7; 8 umfassen, wobei die Kugellaufflaeche 9 bzw. 10 eines jeden Auszenringes 3; 4 eine konkave sphaerische Flaeche ist. Einem jeden Innenring 5; 6 ist ein auf der Welle 1 angeordneter Wellenflansch 12; 13 zugeordnet, der mit dem jeweiligen Innenring 5; 6 in Wirkverbindung steht. Jeder Wellenflansch 12; 13 liegt mit seiner konischen Anlageflaeche 14; 15 an einer sphaerischen Justierflaeche 16; 17 des ihm zugeordneten Innenringes 5; 6 an. Der Kruemmungsmittelpunkt der Kugellaufflaeche 9 des Auszenringes 3 des Waelzlagers A und der Kruemmungsmittelpunkt der Justierflaeche 17 des Innenringes 4 des Waelzlagers B fallen zusammen in einem Punkt M1, und der Kruemmungsmittelpunkt der Kugellaufflaeche 16 des Auszenringes 4 des Waelzlagers B und der Kruemmungsmittelpunkt der Justierflaeche 16 des Innenringes 5 des Waelzlagers A fallen in einem Punkt M2 zusammen. M1 und M2 liegen auf der Mittelachse 11 der Welle 1. Figur{Waelzlagerung, einstellbar; Waelzlager; Welle; Zweilageranordnung; Doppelkalottenlager, hochgenau; Justierung; Drehachse, geometrisch, kinematisch; Exzentrizitaet}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine einstellbare Wälzlagerung für Wellen, insbesondere ein als Zweilageranordnung ausgebildetes, einstellbares Doppelkalottenlager zur hochgena'jen Lagerung von Wellen, insbesondere für feinmechanische Geräte.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Bei hochgenauen Achslagerungen besteht häufig die Forderung, die kinematische D ehachse mit der geometrischen Drehachse

in Übereinstimmung zu bringen.

Es ist hinreichend bekannt, daß bei Drehlagerungen die Abweichungen der kinerimiioühen von der geometrischen Drehachse je

nach Qualität der beteiligten Lagerelemente und der bestehenden Funktionsanforderungen verschiedenster Art sein können. Soumläuft die geometrische die kinematische Achse und verschreibt durch die dabei entstehenden Hüllkurven zur kinematischen

Drehachse symmetrische Rotationskörper, wie z. B. einen Zylinder, einen Kegel, mit der Spitze zueinander liegenden Kegel oder

mit ihrer Deckfläche zueinander liegende Kegelstümpfe.

Zur Lösung dieses Problems gibt es derzeit zwei Möglichkeiten. So können einmal mit hohem technologischem Aufwand diese Abweichungen dadurch minimiert werden, daß die verwendeten Bauelemente in höchster Genauigkeit hergestellt und montiert

werden. Besteht jedoch diese Forderung lediglich für einen Punkt der geometrischen Drehachse bzw. für die dazu senkrechtstehende Ebene, so entfällt zwar der große technologische Aufwand für die Herstellung der Lagerr>'«mente, es sind jedoch

Justiermöglichkeiten mit entsprechenden Freiheitsgraden an der Verbindungsstelle zwischen geometrischer Drehachse und

dem zu lagernden Bauelement erforderlich.

Technische Lösungen für ein paralleles Verschieben der jeweiligen Einzelexzentrizitäten der beiden beteiligten Lagerstellen, z. B.

mittels Kegelexzenter sind allgemein bekannt. Eine räumliche Kippung der gelagerten Welle ist durch diese Lösung nichtkompensier- oder einstellbar.

Es ist eine justierbare Schrägkugellageranordnung für hochgenaua.Lagerungen feinmechanischer Geräte vorgeschlagen

worden, bei welcher jedes der beiden Lager einen Außen· und einen Innenring mit dazwischen angeordneten Kugeln besitzt.

Dabei ist die Kugellauffläche des im Gehäuse des Gerätes angeordneten Außenringes eine konkave sphärische Fläche, und der

innenring, der auf der zu lagernden Welle sitzt, besitzt als Lauffläche zwei Anwälzschultern. Der Außenring sitzt mit einer

Kugelfläche auf einem im Gehäuse fest angeordneten Kalottenring auf und ist darauf verstellbar. Der Innenring kann auf der Welle verschoben werdeii. Bei dieser Anordnung wird zwir bei einer konstanten Abwälzgeometrie im Lager und einer feinfühligen Einstellung der Welle

eine vorteilhafte räumliche Verstellmöglichkeit der kinematischen Achse erreicht, es bleibt jedoch immer noch die

Unterschiedlichkeit der Lage der geometrischen zur kinematischen Achse der Lagerung erhalten.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, d.h. den hohen technologischen Aufwand bei hochgenauen Lagerungen durch einstellbare Wälzlager zu beseitigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einstellbare Wälzlagerung für Wellen zu schaffen, bei der mit geringem technologischen Aufwand Rund· und Stirnlauffehler nahezu vollständig kompensierbar sind, d. h. Übereinstimmung der geometrischen mit der kinematischen Drehachse oder eine gezielte Einstellung beliebiger Taumelbewegungen bzw. Exzentrizitäten innerhalb des vorhandenen Verstellbereiches erreicht werden können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer einstellbaren Wälzlagerung für Wellen, insbesondere eine Zweipunktlageranordnung, mit einem ersten und einem zweiten Wälzlager, welche in einem Abstand entlang der Längserstreckung der zu lagernden Welle vorgesehen sind und welche je einen im Gehäuse des Gerätes fest angeordneten Außenring und einen auf der Welle angeordneten Innenring mit dazwischen vorgesehenen Kugeln umfassen, wobei die Kugellauffläche eines jeden Außenringes eine konkave sphärische Fläche ist und der Innenring als Lauffläche zwei Abwälzschultern besitzt und mittels Verstell· und Befestigungsmittel auf der Welle verstellbar ist, dadurch gelöst, daß einem jeden der Innenringe ein auf der Welle angeordneter Wellenflansch zugeordnet ist, welcher eine dem jeweils zugeordneten Innenring zugewandte konische Anlagefläche besitzt, die mit einer am benachbarten Innenring befindlichen sphärischen Justierfläche in Wirkverbindung steht, wobei der Krümmungsmittelpunkt der Kugellauffläche des Außenringes des ersten Wälzlagers A mit dem Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Justierfläche des Innenringes des zweiten Wälzlagers B in einem Punkt M₁ und der Krümmungsmittelpunkt der Kugellauffläche 9 des Außenringes des zweiten Wälzlagers B mit dem Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Justrierfläche des Innenringes des ersten Wälzlagers A in einem Punkt Mj zusammenfallen und wobei die beiden Krümmungsmittelpunkte auf der Mittelachse der Welle liegen, und daß an jedem der beiden Wellenflansche In radialer Richtung auf den jeweiligen Innenring wirkende, als Justierschrauben ausgebildete Verstellelemente vorgesehen sind.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein Wellenflansch fest und der andere Wellenflansch in axialer Richtung gefedert auf der Welle angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäße einstellbare Wälzlagerung wird mit ?em technologischen Aufwand erreicht, daß schnell und unkompliziert zwecks Herstellung einer hochgenauen Achslager 9 Übereinstimmung der geometrischen mit der

kinematischen Achse hergestellt werden kann. Durch das Vorhan. >in der Einstellmittel an den Wellenflanschen sind unter der Bedingung der Fehlerreproduzierbarkeit nur noch geringe qut dve Anforderungen an die zur Realisierung der Wälzlagerung verwendeten Bauteile zu stellen. Des weiteren bietet diese Wälzlagerung die Möglichkeit, innerhalb des Justierbereiches gewünschte Exzenter- bzw. Taumelbewegunghen an beliebiger Stelle der kinematischen Drehachse gezielt einzustellen. Dabei bleibt die Wälzgeometrie in den Wälzlagern konstant.

Ausführungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Wälzlagerung dargestellt.

Die als Zweilageranordnung ausgebildete einstellbare Wälzlagerung für eine Welle 1 umfaßt ein erstes Wälzlager A und ein zweites Wälzlager B, welche in einem Abstand in Richtung der Längserstreckung der zu lagernden Welle 1 im Gehäuse 2 des Gerätes angeordnet sind. Dabei sind die Außenringe 3 und 4 des Wälzlager A und B fest in Gehäuse 2 eingebaut und die Innenringe 5 und 6 der Wälzlager A und B befinden sich der Welle 1 benachbart und umschließen diese mit einem entsprechenden Spiel. Sie sitzen also nicht direkt auf der Welle 1. Zwischen den Außenringen 3 bzw.4 und den dazugehörenden Innenringen 5 bzw. β befinden sich Kugeln 7; 8 als Wälzkörper. Ein jeder der Außenringe 3 und 4 besitzt eine konkave sphärische Kugellauffläche 9 und 10, deren Krümmungsmittelpunkte in einem Abstand voneinander auf der Mittelachse 11 der Welle 1 liegen und die Lagerbasislänge 1 festlegen. Die Innenringe 5 und 6 besitzen jeweils als Lauffläche für die Kugeln 7; 8 zwei symmetrisch zum Kugelmittelpunkt angeordnete Abwälzschultern. Einem jeden der Innenringe 5 bzw. β ist ein auf der Welle aufgeschobener Wellenflansch 12 bzw. 13zugeordnet, wobei ein jeder Wellenflansch 12; 13 eine dem jeweilig zugeordneten Innenring 5 bzw. 6 zugewandte konische Anlagefläche 14; 15 besitzt. Dabei stehen die konische Anlagefläche 14 des Wellenflansches 12 mit einer konvexen sphärischen Justierfläche 16 des Innenringes 5 und die konische Anlagefläche 15 des Wellenflansches 13 mit einer konvexen sphärische Justierfläche 17 des Innenringes β in Wirkverbindung. Im Ausführungsbeispiel Ist z. B. der Wellenflansch 12 des Wälzlagers A mittels einer auf der Welle 1 aufgeschraubten Befestigungsmutter 18festmitderWelie 1 verbunden. DerWellentlansch 13desW*.!*idgers Bistauf der Welle 1 verschiebbar angeordnet und wird durch federnde Elemente 19, die mit ihrem einen Ende an eher Befestigungsmutter 20 anliegen, gegen den Innenring öder Wälzlagerung B gedrückt. Auf diese Weise wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Innenringen 5; 6 und den ihnen zugeordneten Wellenflanschen 12; 13 hergestellt und der kraftschlüssige Zusammenhalt der gesamten Wälzlagerung In eingebautem Zustand gewährleistet.

Um die in der Aufgabenstellung angeführten Bedingungen zu erfüllen, fallen bei der einstellbaren Wälzlagerung der Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Kugellauffläche 9 des Außenringes 3 des ersten Wälzlagers A mit dem Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Justierfläche 17 des Innenringes 6 des Wälzlagers B in einem Punkt M, und der Krümmungsmittelpunkt der spährischen Kugellauffläche 10 des Außenringes 4 des zweiten Wälzlagers B mit dem Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Justierfläche 16 des Innenringes 5 des ersten Wälzlagers A in einem Punkt M₂ zusammen.

In einem jeden der beiden Wellenflansche 12 und 13 sind Justierschrauben 21; 22 und Befestigungsschrauben 23; 24 vorgesehen, die zur Einstellung bzw. Kompensation von Exzentrizitäten der Wälzlagerung dienen. Um eine große Feinfühligkeit bei der Einstellung der Wälzlagerung zu erreichen, können die Justierschrauben 21; 22 auch als Differentialschrauben ausgeführt sein.

Die eigentliche Justierung einer Exzentrizität erfolgt z. B. über die im Wellenflansch 12 und 13 befindlichen Justierschrauben 21 und 22. Hierbei verschieben sich entlang der konischen Anlagefläche 14; 15 der Wellenfläche 12; 13 relativ zu den spährischen Justierflächen 16; 17 der Innenringe 5; 6. Gleichzeitig bewegen sieh die Kugeln 7 bzw. 8 des jeweils gegenüberliegenden Wälzlagers entlang ihrer sphärischen Kugellaufflächen 9 bzw. 10 des Außenringes 3 bzw. >l um den eingestellten Winkelbetrag. Während der Rotation der Welle 1 tritt diese Pendelbewegung dann ständig auf. Infolge des gemeinsamen Krümmungsmittelpunktes der Kugellauffläche 9 und der Justierfläche 17 wird die Wälzbedingung stets eingehalten. Die Einstellung von Exzentrizitäten kann an den beiden Wälzlagern A und B beliebig erfolgen. Auf ähnliche Weise kann bei der Wälzlagerung die geometrische mit der kinematischen Drehachse weitestgehend in Übereinstimmung gebracht werden. Nach erfolgter Justierung ermöglichen die Befestigungsschrauben 23 und 24 eine zusätzliche Arretierung.

Claims

1. Einstellbare Wälzlagerung für Wellen, insbesondere eine Zweipunktlageranordnung, mit einem ersten und einem zweiten Wälzlager, welche in einem Abstand entlang der Längserstreckung der zu lagernden Welle vorgesehen sind und welche je einen im Gehäuse des Gerätes fest angeordneten Außenring und einen auf der Welle angeordneten Innenring mit dazwischen vorgesehenen Kugeln umfassen, wobei die Kugellauffläche eines jeden Außenringes eine konkave sphärische Fläche ist und der Innenring als Lauffläche zwei Abwälzschultern besitzt und mittels Verstell- und Befestigungsmittel auf der Welle verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß einem jeden der Innenringe (5; 6) ein auf der Welle (1) angeordneter Wellenflansch (12; 13) zugeordnet ist, welcher eine dem jeweils zugeordneten In.nenring (5; 6) zugewandte konische Anlagefläche (14; 15) besitzt, die mit einer am benachbarten Innenring (5; 6) befindlichen sphärischen Justierfläche (16; 17) in Wirkverbindung steht, wobei der Krümmungsmittelpunkt der Kugellauffläche (9) des Außenringes (3) des ersten Wälzlagers A mit dem Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Justierfläche (17) des Innenringes (4) des zweiten Wälzlagers B in einem Punkt M₁ und der Krümmungsmittelpunkt der Kugellauffläche (16) des Außenringes (4) des zweiten Wälzlagers B mit dem Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Justierfläche (16) des Innenringes (5) des ersten Wälzlagers A in einem Punkt M₂ zusammenfallen und wobei die beiden Krümmungsmittelpunkte auf der Mittelachse (11) der WeIIe(D liegen, und daß an jedem der beiden Wellenflansche (12; 13) in radialer Richtung auf den jeweiligen Innenring (5; 6) wirkende, als Justierschrauben (21; 22) ausgebildete Verstellelemente vorgesehen sind.

2. Wälzlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenflansch (12) fest und der andere Wellenflansch (13) in axialer Richtung gefedert auf der Welle (Dangeordnet sind.