Bezeichnung der Erfindung

Rundtischlager

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Rundtischlager, welches ein Radial-Axial-Wälzlager sowie einen Squeeze-Film-Dämpfer aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Ein Rundtischlager der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 101 51 263 A1 bekannt. Dieses Rundtischlager weist zwischen einander zugewandten Stirnseiten von Wälzkörperkäfigen und Gegenlaufringteilen jeweils einen Spalt auf, der mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist. Damit sind die Wälzkörperkäfige zugleich Teile der den Squeeze-Effekt nutzenden Dämp- fungseinrichtung. Die Käfigstärke entspricht hierbei annähernd dem Durchmesser der als Wälzkörper verwendeten Rollen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für eine Werkzeugmaschine geeignetes Rundtischlager anzugeben, welches sich sowohl durch eine hohe Steifigkeit als auch durch einen kompakten, montagefreundlichen Aufbau auszeichnet.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Rundtischlager mit den

Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Rundtischlager weist hinsichtlich der Wirkung parallel geschaltete Lager- und Dämpfungsvorrichtungen auf, nämlich ein zwei relativ zueinander rotierbare Laufringteile umfassendes Radial-Axial- Wälzlager und einen Squeeze-Film-Dämpfer. Ein zu den Laufringteilen kon- zentrisches, ringförmiges oder ringsegmentförmiges Dämpfergrundbauteil des Squeeze-Film-Dämpfers ist an einem nicht rotierbaren Rundtischbasisteil befestigt, wobei ein und dieselbe Befestigungsvorrichtung sowohl der Befestigung des Dämpfergrundbauteils als auch der Befestigung eines der Laufringteile am Rundtischbasisteil dient. Die Befestigungsvorrichtung kann stoff-, form- oder kraftschlüssige Verbindungen umfassen.

Vorzugsweise sind mehrere Befestigungsschrauben jeweils durch das Dämpfergrundbauteil und das Laufringteil, auf welchem die Wälzkörper des Radial- Axial-Wälzlagers abrollen, gesteckt und am Rundtischbasisteil festgeschraubt. Jede dieser Befestigungsschrauben erstreckt sich bevorzugt in Axialrichtung des Rundtischlagers und ist radial zwischen den Wälzkörpern des Radial- Axial-Wälzlagers und dem Dämpfungsspalt des Squeeze-Film-Dämpfers angeordnet. Das erste, gestellfeste Laufringteil und das Dämpfergrundbauteil liegen in einer insbesondere hinsichtlich der Montagefreundlichkeit sowie der erreich- baren Präzision besonders vorteilhaften Ausgestaltung auf einer einzigen, planen Oberfläche des Rundtischbasisteils auf. In Platz sparender Anordnung nehmen der Squeeze-Film-Dämpfer und das Radial-Axial-Wälzlager dabei denselben axialen Bauraum ein, wobei der Squeeze-Film-Dämpfer bevorzugt radial außerhalb des Radial-Axial-Wälzlagers angeordnet ist.

Der Dämpfungsspalt erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen in radialer Richtung und weist im einfachsten Fall einen rechteckigen Querschnitt auf. Abweichend hiervon kommt auch eine V-Form, U-Form oder sonstige gekrümmte Form des Dämpfungsspalts in Betracht. Mit Hilfe der genannten nicht linearen Formen des Dämpfungsspalts ist auf einfache Weise eine Dämpfungswirkung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung erzielbar. In jedem Fall dämpft der Squeeze-Film-Dämpfer besonders wirksam Axial- sowie Kippschwingungen des Rundtisches.

Unabhängig von der genauen Form des insgesamt ringförmig um die Rotationsachse des Rundtischlagers angeordneten Dämpfungsspaltes sind dessen Ränder bevorzugt mittels umlaufender Dichtungen abgedichtet. Zusätzlich oder alternativ zu Dichtringen können durch Auswahl geeigneter Dämpfungsfluide, insbesondere öle, und/oder durch Oberflächenbehandlung, insbesondere Be- schichtungen, der den Dämpfungsspalt begrenzenden Bauteile Verluste des Dämpfungsfluids minimiert werden. Bereits die Querschnittsform des Dämpfungsspalts beeinflusst signifikant die beim Betrieb des Squeeze-Film- Dämpfers auftretende Leckrate. So können beispielsweise Rillen in den an den Dämpfungsspalt grenzenden Oberflächen zur Zurückhaltung des zur Schwingungsdämpfung verwendeten Fluids im Dämpfungsspalt beitragen. Gleichzeitig vergrößern solche Rillen die vom Dämpfungsfluid benetzten Oberflächen und verbessern damit besonders bei geringen Spaltbreiten die Dämpfungswirkung.

Die nicht notwendigerweise einheitliche Breite des Dämpfungsspalts beträgt vorzugsweise mindestens 20 μm und höchstens 500 μm. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Spaltbreite des Squeeze-Film-Dämpfers variabel. In diesem Fall können maximale Spaltbreiten bis 10 mm vorgesehen sein, was nahezu einer Deaktivierung des Squeeze-Film-Dämpfers, beispielsweise für den Betrieb des Rundtisches bei hohen Drehzahlen und/oder geringer mechanischer Belastung, gleichkommt.

Unabhängig davon, ob die Spaltbreite des Squeeze-Film-Dämpfers konstant oder variabel ist, kann dieser mit einer elektro- oder magnetoreologischen Flüssigkeit als Dämpfungsfluid gefüllt sein. Eine solche Flüssigkeit ermöglicht auf einfache Weise eine bei Bedarf sehr schnelle Variation der Dämpfungseigenschaften in einem sehr weiten Rahmen. Das Dämpfungsfluid kann dem Dämpfungsspalt beispielsweise durch eine interne, in das Rundtischlager in- tegherte Pumpe, durch eine externe Pumpe oder durch Schwerkraft zugeführt werden. Um unterschiedliche, beispielsweise von thermisch bedingten Abmessungsänderungen oder von gezielt variablen Einstellungen der Dämpfungsspaltbreite abhängige Füllmengen des Squeeze-Film-Dämpfers auszugleichen,

kann ein interner Ausgleichsbehälter für das Dämpfungsfluid vorgesehen sein. Der Austausch der Befüllung des Dämpfungsspaltes mit Dämpfungsfluid kann beispielsweise in Abhängigkeit von automatisch gemessenen Eigenschaften des Dämpfungsfluids oder zeitgetaktet erfolgen. Um überlastungen des Squeeze-Film-Dämpfers einschließlich der Fluidversorgung zuverlässig zu vermeiden, kann mindestens ein überdruck-Rückschlagventil in die Dämpfungsvorrichtung, beispielsweise in eine Leitung zwischen dem Dämpfungsspalt und einem Ausgleichsbehälter, integriert sein.

In bevorzugter Ausgestaltung existiert sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung ein überlappungsbereich zwischen dem ersten, am Rundtischbasisteil befestigten Laufringteil und dem Dämpfergrundbauteil. In beiden Richtungen ist ein Anschlag des ersten Laufringteils am Dämpfergrundbauteil gegeben, so dass das erste Laufringteil relativ zum Dämpfergrundbauteil in radialer Richtung sowie zumindest in einer axialen Richtung festgelegt ist. Der überlappungsbereich zwischen dem ersten Laufringteil und dem Dämpfergrundbauteil ist in Radialrichtung des Radial-Axial-Wälzlagers vorzugsweise schmaler als eine durch das erste Laufringteil gebildete Laufbahn, auf weicher die der Radiallagerung dienenden Wälzkörper abrollen. Die in Axialrichtung gemessene Höhe des überlappungbereichs entspricht in bevorzugter Ausgestaltung der in derselben Richtung gemessenen Stärke des ersten Laufringteils. Das erste Laufringteil ist somit im überlappungsbereich weder verstärkt noch verjüngt. Vorzugsweise beträgt die mit der Stärke des ersten, am Rundtischbasisteil befestigten Laufringteils übereinstimmende, in Axialrichtung des Radial- Axial-Wälzlagers gemessene Höhe des überlappungsbereichs mindestens die Hälfte der ebenfalls in Axialrichtung des Rundtischlagers gemessenen Höhe des Dämpfergrundbauteils.

Der im Wesentlichen rechteckige Querschnitt des ersten, gestellfesten Lauf- ringteils weist auch in radialer Richtung eine maximale Abmessung auf, die vorzugsweise geringer als die in derselben Richtung gemessene maximale Abmessung des Querschnitts des Dämpfergrundbauteils ist. Vorzugsweise beträgt die radiale Erstreckung des Querschnitts des ersten Laufringteils min-

destens 30 % und höchstens 70 % der entsprechenden Abmessung des Querschnitts des Dämpfergrundbauteils. Die in Radialrichtung des Wälzlagers gemessene Erstreckung des Dämpfungsspalts ist vorzugsweise größer als die Länge der als Rollen ausgebildeten, der Axiallagerung dienenden Wälzkörper des Radial-Axial-Wälzlagers. Der Dämpfungsspalt des Squeeze-Film-Dämpfers ist einerseits durch das Dämpfergrundbauteil oder ein mit diesem verbundenes Teil und andererseits durch das zweite Laufringteil oder ein mit diesem verbundenes Bauteil begrenzt.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass durch eine definierte Anlage des gestellfesten Laufringteils am Dämpfergrundbauteil und eine Befestigung dieser Teile am Rundtischgestell mit gemeinsamen Befestigungselementen eine hohe mechanische Präzision bei einfacher Montage erreichbar ist.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 in einer Schnittdarstellung ein Rundtischlager mit

Wälzlagerung und Squeeze-Film-Dämpfung, und

Figur 2 - 6 in vergrößerten Schnittdarstellungen jeweils eine für das Rundtischlager nach Figur 1 geeignete Lagerund Dämpfungsvorrichtung.

Einander entsprechende oder gleich wirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die Figur 1 zeigt in vereinfachter Darstellung einen Rundtisch 1 einer nicht weiter dargestellten, insbesondere zum Bohren, Drehen und Fräsen geeigneten Werkzeugmaschine mit einem Rundtischbasisteil 2 und einer auf diesem drehbar gelagerten Drehplatte 3. Zur reibungsarmen, steifen und zugleich gedämpften Lagerung der Drehplatte 3 ist ein Rundtischlager 4 vorgesehen, welches ein Radial-Axial-Wälzlager 5 und einen Squeeze-Film-Dämpfer 6 umfasst. Das Radial-Axial-Wälzlager 5 ist als Zylinderrollenlager ausgebildet und umfasst zwei Reihen der Axiallagerung dienender Wälzkörper 7 sowie eine Reihe der Radiallagerung dienender Wälzkörper 8. Das Radial-Axial-Wälzlager 5 ist kompatibel mit so genannten YRT-Lagern, die beispielsweise aus dem Katalog „Wälzlager" der Schaeffler KG, Januar 2006, Seite 989 bis 1009, bekannt sind. Die Wälzkörper 7, 8, nämlich Zylinderrollen, rollen an der Oberfläche eines ersten Laufringteils 9 ab und kontaktieren zugleich ein zweites, zweiteilig aufgebautes, das erste Laufringteil 9 U-förmig umgreifendes Laufringteil 10, wobei das erste Laufringteil 9 fest mit dem Rundtischbasisteil 2 und das zweite Laufringteil 10 fest mit der Drehplatte 3 verbunden ist. Letztgenanntes Laufringteil 10 wird auch als Gegenlaufringteil bezeichnet.

Der Squeeze-Film-Dämpfer 6 ist hinsichtlich seiner Wirkung dem Radial-Axial- Wälzlager 5 parallel geschaltet und weist einen mit einem Fluid, insbesondere öl, gefüllten Spalt 11 auf. Um die Dämpfungswirkung des Squeeze-Film- Dämpfers 6 verändern zu können, kann die Breite des Spalts 11 in der vereinfachten Darstellung nicht entnehmbarer Weise variabel sein.

Verschiedene, in den Figuren 2 bis 6 dargestellte Ausführungsformen des Squeeze-Film-Dämpfers 6 (s. Detail A) unterscheiden sich hauptsächlich durch die Form des Dämpfungsspalts 11 , wobei dieser mit Ausnahme des Ausführungsbeispiels nach Figur 5, welche einen V-förmigen Spaltquerschnitt zeigt, im Wesentlichen einen rechteckigen, langgestreckten, in Radialrichtung verlaufenden Querschnitt aufweist. In jeder Ausgestaltung ist ein das Radial-Axial-

Wälzlager 5 ringförmig umgebendes Dämpfergrundbauteil 12 des Squeeze- Film-Dämpfers 6 an einer planen, zur Rundtischachse R normalen Oberfläche 13 des Rundtischbasisteils 2 befestigt, wobei das Dämpfergrundbauteil 12 den Dämpfungsspalt 11 unmittelbar begrenzt. Der radial innere sowie der radial äußere Rand des Dämpfungsspalts 11 ist mit jeweils einer Dichtung 14 abgedichtet, die sich in einer Nut 15 im Dämpfergrundbauteil 12 befindet. Weiter ist in der Nut 14, axial zwischen der Dichtung 14 und dem Nutgrund 16, ein Ring 17 aus einem elastischen Material angeordnet.

Das Dämpfergrundbauteil 12 weist auf seiner radial inneren, dem Rundtischbasisteil 2 zugewandten Seite einen ringförmig umlaufenden Absatz 18 auf, in den das erste Laufringteil 9, einen überlappungsbereich 19 bildend, eingreift. Die in Radialrichtung gemessene Breite des überlappungsbereichs 19, in welchem das erste Laufringteil 9 auf der Oberfläche 13 aufliegt, ist mit B, die in Axialrichtung gemessene Höhe des überlappungsbereichs 19 mit H1 bezeichnet, wobei die Höhe H1 mit der Stärke des ersten Laufringteils 9 übereinstimmt.

In dem in den überlappungsbereich 19 ragenden Teil des ersten Laufringteils 9 befindet sich eine Durchgangsbohrung 20, welche mit einer Durchgangsboh- rung 21 im Dämpfergrundbauteil 12 sowie mit einer Gewindebohrung 22 im Rundtischbasisteil 2 fluchtet. Das Dämpfergrundbauteil 12 ist zusammen mit dem ersten Laufringteil 9 mittels einer Verschraubung 23 am Rundtischbasisteil 2 befestigt. Eine weitere Verschraubung 24 zwischen dem Dämpfergrundbauteil 12 und dem Rundtischbasisteil 2 befindet sich im radial äußeren Bereich des Dämpfergrundbauteils 12. Der gesamte Squeeze-Film-Dämpfer 6 ist radial außerhalb des Radial-Axial-Wälzlagers 5 angeordnet und nimmt, bezogen auf die Achse R, denselben axialen Bauraum ein.

Die in Axialrichtung gemessene Höhe H2 des Dämpfergrundbauteils 12 beträgt etwa das Doppelte der Höhe H1 des ersten Laufringteils 9. Der dem Rundtischbasisteil 2 abgewandte Teil des zweiten, rotierenden Laufringteils 10 liegt an einer normal zur Achse R angeordneten Oberfläche 25 der Drehplatte 3 an, wobei diese Oberfläche 25 in einem radial weiter außen liegenden Bereich den

Dämpfungsspalt 11 begrenzt.

Die der Axiallagerung dienenden, das erste Laufringteil 9 kontaktierenden, als Zylinderrollen ausgebildeten Wälzkörper 7 haben eine mit L bezeichnete Län- ge, welche größer ist als die in Erstreckungsrichtung der Wälzkörper 7, das heißt in Radialrichtung des Rundtischlagers 4, gemessene Breite B des überlappungsbereichs 19. Der überlappungsbereich 19 ist damit nicht breiter als zur gemeinsamen, stabilen Befestigung des Dämpfergrundbauteils 12 und des ersten Laufringteils 9 am Rundtischbasisteil 2 erforderlich. Insgesamt ist die das Radial-Axial-Wälzlager 5 und den Squeeze-Film-Dämpfer 6 umfassende, kompakt aufgebaute Lager-Dämpfer-Einheit sehr gut zur Integration in bestehende Rundtischkonstruktionen geeignet.

Bezugszeichenliste

1 Rundtisch

2 Rundtischbasisteil

3 Drehplatte

4 Rundtischlager

5 Radial-Axial-Wälzlager

6 Squeeze-Film-Dämpfer

7 Wälzkörper

8 Wälzkörper

9 Laufringteil

10 Laufringteil

11 Dämpfungsspalt

12 Dämpfergrundbauteil

13 Oberfläche

14 Dichtung

15 Nut

16 Nutgrund

17 Ring

18 Absatz

19 überlappungsbereich

20 Durchgangsbohrung

21 Durchgangsbohrung

22 Gewindebohrung

23 Verschraubung

24 Verschraubung

25 Oberfläche

B Breite des überlappungsbereichs H1 Höhe des ersten Laufringteils

H2 Höhe des Dämpfergrundbauteils

L Länge der der Axiallagerung dienenden Wälzkörper

R Rundtischachse