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Title:
MACHINE SPINDLE BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/032618
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a bearing of a machine spindle (3) in machine tools and other processing machines that is supported in a telescoping/non-telescoping manner in spindle housings. The machine spindles (3) are supported in the spindle housing by means of a slide, antifriction, pneumatic, hydraulic (2) or magnetic bearing (4) with an associated sensor system (10). Outside the spindle housing (1) the spindle is supported by a plurality of centering magnets (6) that are disposed in a centering magnet housing (5) which also houses a sensor system that is associated with the centering magnets.

Inventors:
WIEMERS KARL-HEINZ
Application Number:
PCT/DE2000/003663
Publication Date:
April 25, 2002
Filing Date:
October 17, 2000
Export Citation:
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Assignee:
WIEMERS INNOVATIVE TECHNIK GMB (DE)
International Classes:
B23Q1/38; B23Q1/70; B23Q3/18; F16C39/06; (IPC1-7): B23Q1/70
Foreign References:
DE19534871A11997-03-27
DE4436827A11995-04-20
EP0875685A21998-11-04
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 016, no. 384 (M - 1296) 17 August 1992 (1992-08-17)
Attorney, Agent or Firm:
Leinung, Günter (Olvenstedter Strasse 15 Magdeburg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Lagerung einer Maschinenspindel in Werkzeugmaschinen und anderen Maschinen, die teleskopierend/nicht teleskopierend in Spindelgehäusen gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Maschinenspindel (3) innerhalb des Spindelgehäuses (1) mittels Gleit, Wälz, Luft, Flüssigkeits (2) oder Magnetlager (4) mit zugeordnetem Sensorsystem (10') erfolgt, außerhalb des Spindelgehäuses (1) erfolgt diese Lagerung durch mehrere Zentriermagnete (6), die einem Zentriermagnetgehäuse (5) angeordnet sind, in dem sich auch ein Sensorsystem (10) befindet, das den Zentriermagneten (6) zugeordnet ist.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetlagerung (4) im Spindelgehäuse (1) ebenso aus Zentier magneten (4') und diesen zugeordneten Sensoreinheiten (10') besteht und die axiale Verschiebung der Maschinenspindel (3) in einer geeigneten, nicht näher beschriebenen Art, funktionell ausgeführt bzw. ausgeschlossen wird.
3. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Maschinenspindel (3) im Spindelgehäuse (1) als Kombination aus Gleit, Wälz, Luftoder Flüssigkeitslagern (2) und Magnetlagern (4) mit zugeordnetem Sensorsystem (4') ausgeführt ist.
4. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriermagnetgehäuse (5) im Bereich des ausfahrbaren/nicht ausfahrbaren Schaftes (8) der Maschinenspindel (3) axial verstellbarf/fest vorgesehen ist.
5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise je vier Zentriermagnete (6 ; 4) mit den dazu angeordneten Sensorsystemen (10 ; 10') im Spindelgehäuse (1) und im Zentriermagnet gehäuse (5) angeordnet sind.
6. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Lagerung der Maschinenspindel (3) sowohl in vertikaler wie auch in horizontaler Bauart ausführbar ist.
Description:
Lagerung einer Maschinenspindel Die Erfindung betrifft eine Maschinenspindel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist allgemein bekannt, Maschinenspindeln, je nach ihrem Verwendungszweck in horizontaler oder vertikaler Lage in entsprechenden Werkzeugmaschinen zu integrieren und auch zu lagern.

Dabei bedarf es bei der vertikalen Anordnung einer Maschinenspindel einer besonderen Lagerung, damit die auftretenden Kräfte während des Arbeitsprozesses aufgenommen und abgeleitet werden können, um möglichst einen harmonischen Arbeitsprozess ablaufen zu lassen.

Dies ist insbesondere bei Werkzeugmaschinen für die mechanische Bearbeitung von Bedeutung, da durch die Bearbeitung selbst Vibrationen entstehen, die, wenn diese nicht ausgeschlossen werden, sich negativ auf die zu bearbeitenden Oberflächen und Bearbeitungstoleranzen der Werkstücke auswirken.

So wurden bereits Lagerungen geschaffen, die teleskopartig ausgebildet sind, um auch beim ausgefahrenen Zustand einer Maschinenspindel eine stabilere Lagerung und Posi- tionierung derselben zu erreichen.

Derartige Lagerungen sind sehr kostenaufwendig herzustellen und ferner mit dem Nachteil behaftet, dass diese mechanisch passiv sind und kein exakter Rundlauf gewährleistet werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für Maschinenspindeln zu entwickeln, mit denen die Nachteile der Lösungen des bekannten Standes der Technik vermieden werden.

So wurde eine Lagerung für Maschinenspindeln geschaffen, die so ausgebildet ist, dass die Maschinenspindeln in Magnetlagern gelagert und mittels Zentriermagneten positioniert werden, wobei die Lagerung so ausgebildet ist, dass die Zentrizität, somit der zentrische Rundlauf der Maschinenspindel mittels eines vorgesehenen Sensorsy- stems überwacht und erforderlichenfalls regelnd auf die Lagerung eingewirkt wird, was über die vorgesehenen Zentriermagnete erfolgt.

Es gehört auch zur Erfindung, dass eine Kombination aus herkömmlicher Lagerung und Magnetlagerung zur Anwendung kommen kann, wobei dann die Magnetlagerungen vorrangig zur Positionierung, also für den exakten Rundlauf der Maschinenspindeln genutzt werden.

Insbesondere bei z. B. vertikal gelagerten Maschinenspindeln bei Werkzeugmaschinen ist es erforderlich, diese exakt mittig zu positionieren, da derartige Maschinenspindeln über eine nicht erhebliche Länge aus ihrer Lagerung herausgefahren werden müssen, um die Werkstücke mechanisch zu bearbeiten. Dadurch treten erhebliche Belastungen auf, die ein Ausbrechen der Maschinenspindel aus ihrer exakten Mittenlagerung hervorrufen. Dies wird über die vorgesehenen Zentriermagnete erfasst, und es wird über das entsprechende Steuersystem so auf diese Zentriermagnete eingewirkt, dass der zentrische Rundlauf der Maschinenspindel gewährleistet ist.

Mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden, in der dazugehörigen Zeichnung ist beispielhaft die Lagerung einer Maschinenspindel dargestellt.

Wie aus der beigefügten Zeichnung ersichtlich, ist hier eine vertikal angeordnete Maschinenspindel 3 wiedergegeben, die in einem Spindelgehäuse 1 vertikal verstellbar gelagert ist. Die Lagerung erfolgt mittels Gleit-, Wälz-, Luft-, Flüssigkeitslager 2 oder Magnetlager 4. Eine zusätzliche Lagerung erfolgt durch Zentriermagnete 6, die in einem Zentriermagnetgehäuse 5 eingebunden sind. Die vorzugsweise vier Zentriermagnete 6 sind dabei in sehr geringem Abstand umfänglich um die Maschinenspindel 3 angeordnet. Ferner gehört zur gesamten Maschinenspindellagerung ein Sensor- system 10, welches unmittelbar so zur Maschinenspindel 3 positioniert wird, dass die Lage bzw. der Rundlauf der Maschinenspindel 3 in jeder Arbeitsposition erfasst werden kann.

Die vorgestellte Lagerung der Maschinenspindel 3 über die Magnetlager 4 kann ferner so ausgebildet sein, dass unmittelbar im Bereich der Magnetlager 4 innerhalb des Spindelgehäuses 1 Zentriermagnete 4'eingelagert sind und unmittelbar in diesem Bereich der Lagerung ein zweites Sensorsystem 10'angeordnet ist.

Neben der vertikalen Anordnung einer Maschinenspindel 3, wie in der Zeichnung dargestellt und oben beschrieben, kann das vorgestellte Lagersystem auch für horizontal gelagerte Maschinenspindeln 3 zum Einsatz kommen.

Auch bei dieser Ausfiihrungsform sind die Zentriermagnete 6 ; 6' ; 4"umfänglich zur Maschinenspindel 3 oder zum Schaft 8 der Werkzeugaufnahme positioniert. Gleichfalls sind auch bei einer horizontalen Lagerung die Sensorsysteme 10 ; 10'vorgesehen.

Auch bei dieser Ausführungsvariante sind die Zentriermagnete 6 ; 6' ; 4'umfänglich angeordnet, vorzugsweise auch in einer Anzahl von vier Stück. Ferner kann neben den Lagern 2 auch ein Magnetlager 4 eingesetzt werden. Die Bewegungsrichtung 9 ist dann verständlicherweise horizontal zu betrachten.