DE450776C

DE450776C - Drive of high-speed grinding spindles with ball or roller bearings

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Publication number: DE450776C
Application number: DEH106874D
Authority: DE
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Publication date: 1927-10-18

Description

Antrieb schnellaufender Schleifspindeln mit Kugel- bzw. Rollenlagerung. Beim Ausschleifen von Hohlkörpern wird dei Durchmesser der Schleifscheibe durch den Durch. messer der Bohrung des Hohlkörpers begrenzt Es können daher bei kleinen Bohrungen nuz Scheiben entsprechend kleiner Durchmesser Verwendung finden.Drive of high-speed grinding spindles with ball or roller bearings. When grinding hollow bodies, the diameter of the grinding wheel is reduced the through. knife of the bore of the hollow body limited It can therefore with small Bores only use disks with correspondingly smaller diameters.

Es sind Schleifspindeln zum Ausschleifen kleiner Bohrungen in den verschiedensten Ausführungen bereits bekannt. Bei Antrieb der Schleifwelle durch Riemen u. dgl. wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der treibenden und getriebenen Riemenscheibe derart gewählt, daß sich für die Schleifscheibe die zweckmäßigste Umfangsgeschwindigkeit ergibt.There are grinding spindles for grinding out small bores in the various designs already known. When driving the grinding shaft through Belt and the like is the gear ratio between the driving and driven Pulley chosen so that it is the most appropriate for the grinding wheel Peripheral speed results.

Riemenantriebe mittels Transmissionen sind jedoch häufig recht störend. Man- verwendet daher Elektromotoren (Supportschleifmaschinen), mit deren Anker die Welle der Schleifspindel entweder unmittelbar gekuppelt wird oder eine auf der Ankerwelle sitzende Riemenscheibe mittels eines kurzen Riemenantriebes die Welle der Schleifspindel auf die zweckmäßige Tourenzahl bringt.Belt drives by means of transmissions, however, are often quite disruptive. One therefore uses electric motors (support grinding machines), with their armature the Shaft of the grinding spindle is either coupled directly or one on the armature shaft seated pulley by means of a short belt drive the shaft of the grinding spindle brings to the appropriate number of tours.

Bei der ersteren Ausführung ist selbstverständlich die Drehzahl der Schleifscheibe gleich derjenigen des Motors. Da letztere bei Drehstrom üblicher Frequenz nicht über 3000 und bei Gleichstrom im allgemeinen nicht mehr als 6 ooo betragen kann, ist es unmöglich, einer kleinen Schleifscheibe eine so hohe Drehzahl zu geben, daß die zulässige Umfangsgeschwindigkeit ausgenutzt wird.In the former embodiment, of course, the speed of the grinding wheel is the same as that of the motor. Since the latter cannot be more than 3000 with three-phase current of the usual frequency and generally not more than 60000 with direct current, it is impossible to give a small grinding wheel such a high speed that the permissible peripheral speed is used.

Bei der bekannten Anordnung der Schleifspindel und des Antriebsmotors auf einem sogenannten Schleifbock mit Riemenantrieb wird das Ganze unnötig schwer, groß und unhandlich; außerdem ist der Riemen störend und gefahrbringend.With the known arrangement of the grinding spindle and the drive motor on a so-called bench grinder with belt drive the whole thing becomes unnecessarily difficult, big and unwieldy; in addition, the belt is bothersome and dangerous.

Die Anwendung von anderen Getrieben, beispielsweise von Zahnrädern, ist undurchführbar, da diese mit Erschütterungen verbunden sind, welche sich auf die Schleifspindel übertragen und daher einen sauberen Schliff nicht erzielen lassen.The use of other gears, such as gears, is impracticable as these are associated with vibrations which are based on transfer the grinding spindle and therefore not allow a clean finish to be achieved.

Abweichend von den bekannten, durch Riemen angetriebenen oder mit der Welle eines Elektromotors direkt gekuppelten Schleifspindeln erfolgt der neue Antrieb lediglich" durch Verwendung von Kugel- oder Rollenlagern, wodurch eine wesentlich höhere Drehzahl der Schleifspindel als diejenige der antreibenden Welle und somit die zweckmäßigte Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe erreicht wird.Different from the known, belt-driven or with The new grinding spindles are directly coupled to the shaft of an electric motor Drive only "through the use of ball or roller bearings, which is an essential higher speed of the grinding spindle than that of the driving shaft and thus the appropriate peripheral speed of the grinding wheel is achieved.

Zu diesem Zweck ist das in Abb. i und 2 der beiliegenden Zeichnung dargestellte Kugellager derart ausgebildet, daß es nicht nur den Zweck hat, die Schleifwelle zu lagern, sondern zwischen der antreibenden Welle und der Schleifwelle eine Drehzahlerhöhung hervorzubringen.For this purpose, this is shown in Fig. I and 2 of the accompanying drawing Ball bearings shown designed such that it not only has the purpose that To store grinding shaft, but between the driving shaft and the grinding shaft to bring about an increase in speed.

Das Kugellager besteht aus dem äußeren Laufring i, dem inneren Laufring 2, den Kugeln 3 und dem Kugelkäfig q.. Die Ausführung des letzteren weicht von den üblichen Kugelkäfigen insofern ab; als er nicht nur dazu dient, einen Trennungsraum zwischen den einzelnen Kugeln zu schaffen und letztere zu halten und zu führen, sondern es ist dieser Käfig noch mit einer Kupplung bzw. Antriebswelle 8 verbunden. Diese Antriebswelle wird nun entweder durch Transmission, biegsame Welle oder Elektromotor der üblichen Drehzahl angetrieben. Die so in Bewegung gesetzten Kugeln laufen nach Art eines Planetengetriebes im äußeren Laufring i um und treiben so den inneren Laufring 2 mit einer Drehzahl an, welche sich aus dem Verhältnis des Innendurchmessers des Außenlaufringes und dem Außendurchmesser des Innenlaufringes ergibt. Da letzterer bedeutend geringer als ersterer ist, wird natürlich die mit dem Innenlaufring 2 verbundene Schleifspindel 6, auf welcher die Schleifscheibe 7 sitzt, mit entsprechend höherer Drehzahl laufen. Das Kugellager läßt sich ohne Schwierigkeiten so ausbilden, daß sich Übersetzungsverhältnisse von i : 3 bis i : 6 erreichen lassen. Es läßt sich ; also, wenn die Antriebswelle 8 beispielsweise mit 300o Umdrehungen läuft, an der Schleifscheibe auf diese Weise ohne weiteres eine Drehzahl voii gooo bis i8ooo und evtl. mehr erreichen.The ball bearing consists of the outer race i, the inner race 2, the balls 3 and the ball cage q .. The execution of the latter differs from the from the usual ball cages; as it doesn't just serve to be a separation space to create between the individual balls and to hold and guide the latter, Instead, this cage is still connected to a coupling or drive shaft 8. This drive shaft is now either through transmission, flexible shaft or electric motor driven at the usual speed. The balls set in motion follow suit Kind of a planetary gear in the outer race i and thus drive the inner one Race ring 2 with a speed, which results from the ratio of the inner diameter of the outer race and the outer diameter of the inner race. Since the latter is significantly less than the former, of course the one with the inner race 2 connected grinding spindle 6, on which the grinding wheel 7 sits, with accordingly run at a higher speed. The ball bearing can be designed without difficulty in such a way that that gear ratios from i: 3 to i: 6 can be achieved. It leaves themselves ; So, if the drive shaft 8 runs, for example, at 300o revolutions, on the grinding wheel in this way easily a speed of rotation voii gooo bis i8ooo and possibly more.

Da der Antrieb durch das Kugellager lediglich auf Reibung beruht, ist es natürlich erforderlich, daß auf das Lager ein achsialer Schub ausgeübt wird. In welcher Weise dies erfolgen kann, ist aus den Abb. 3 bis 5 ersichtlich.Since the drive through the ball bearing is based solely on friction, it is of course necessary that an axial thrust be exerted on the bearing. How this can be done can be seen in Figs. 3 to 5.

Bei Abb. 3 wird der Achsialdruck durch die Feder g hervorgebracht; welche sich gegen das Kugeldrucklager io-ii stützt.In Fig. 3, the axial pressure is produced by the spring g; which is supported against the ball thrust bearing io-ii.

In Abb. q. fällt die Feder fort. Das Kugellager ist hier besonders eigenartig ausgebildet. Die Laufflächen der Lagerschalen io verlaufen nicht parallel zueinander, sondern steigen nach außen keilförmig an. Durch die hohe Drehzahl der Schleifspindel und somit auch des Kugeldrucklagers werden die Kugeln iz infolge der Zentrifugalwirkung nach außen geschleudert und suchen sich infolgedessen in die konische Lauffläche der Lagerschale io einzudrücken, wodurch ein achsialer Druck auf den Innenlaufring des Übersetzungslagers ausgeübt wird. 11 Abb. 5 zeigt eine Ausführung, bei welcher die mit dem Druck und der Reibung verbundene Wärmeentwicklung vermieden werden soll. An Stelle des Drucklagers ist ein Ventilatorflügel i2 auf der Schleifspindel befestigt, welcher Luft ansaugt und somit durch den Luftstrom einen achsialen Schub in der Richtung gegen das Kugellager erzeugt.In Fig.q. the pen falls away. The ball bearing has a particularly peculiar design here. The running surfaces of the bearing shells do not run parallel to one another, but rise in a wedge-shaped manner towards the outside. Due to the high speed of the grinding spindle and thus also of the ball thrust bearing, the balls iz are thrown outwards as a result of the centrifugal effect and consequently try to push themselves into the conical running surface of the bearing shell io, whereby an axial pressure is exerted on the inner race of the transmission bearing. 11 Fig. 5 shows an embodiment in which the development of heat associated with pressure and friction is to be avoided. Instead of the pressure bearing, a fan blade i2 is attached to the grinding spindle, which sucks in air and thus generates an axial thrust in the direction towards the ball bearing through the air flow.

Abb. 6 zeigt nun noch eine Ausführungsform der Schleifspindel 6, durch welche ein besonders erschütterungsfreier Gang der Schleifscheibe 7 erzielt werden soll. Es stößt praktisch auf erhebliche Schwierigkeiten, mehrere Lagerungen der Art, wie sie bei der Schleifspindel vorgesehen sind, so mathematisch genau in eine Achse zu bringen, daß - keine seitlichen Reibungen oder Schleuderwirkungen infolge nicht genauer Lage des Schwerpunktes eintreten. Es ist, um den Lauf der Schleifspindel möglichst unabhängig von der Genauigkeit der Ausführung zu machen, die Schleifspindel in zwei Teile zerlegt, die eigentliche für sich gelagerte Welle 6, welche die Schleifscheibe 7 trägt, und einen elastischen Federdraht 12, welcher die Welle 6 mit dem Innenlaufring 2 zwar fest, aber nicht starr, sondern elastisch verbindet.Fig. 6 now shows another embodiment of the grinding spindle 6 through which a particularly vibration-free movement of the grinding wheel 7 can be achieved target. In practice, it encounters considerable difficulty in having multiple bearings of the Kind, as they are provided for the grinding spindle, so mathematically accurate into one Axis to bring that - no lateral friction or slinging effects as a result not enter the exact position of the center of gravity. It's about the barrel of the grinding spindle to make the grinding spindle as independent as possible of the accuracy of the execution split into two parts, the actual shaft 6, which is mounted on its own, which is the grinding wheel 7 carries, and an elastic spring wire 12, which the shaft 6 with the inner race 2 connects firmly, but not rigidly, but elastically.

Da die Kraftübertragung auf Reibung beruht, ist es zweckmäßig, die einzelnen Teile des Kugellagers aus Materialien mit möglichst hohen oder verschieden hohen Reibungskoeffizienten herzustellen. Es kann daher für die Kugeln oder für die Laufringe oder für einen der Laufringe Material verschiedener Reibungskoeffizienten verwendet werden.Since the power transmission is based on friction, it is useful to use the individual parts of the ball bearing made of materials with the highest possible or different produce high coefficient of friction. It can therefore be for the balls or for the races or, for one of the races, material with different coefficients of friction be used.

Da innerhalb des Kugellagers Schlupf auftreten wird, mit welchem eine Abnutzung der einzelnen Teile verbunden ist, ist die Bauart des Kugellagers derart, daß sich derjenige Teil, welcher der stärkeren Abnutzung unterliegt, leicht und mit geringen Kosten auswechseln läßt. Zweckmäßig wird man den Innenlaufring, der schon mit Rücksicht auf die Drehzahl die höchste Abnutzung aufweist, leicht auswechselbar gestalten und auch aus einem billigen Material mit einem höheren Reibungskoeffizienten wie dasjenige der Kugeln anfertigen.Since slip will occur within the ball bearing, with which one Wear of the individual parts is connected, the design of the ball bearing is such, that the part that is subject to greater wear and tear is easy and can be exchanged at low cost. The inner race, the already showing the highest level of wear with regard to the speed, easily replaceable design and also from a cheap material with a higher coefficient of friction how to make the one of the balls.

Zum Schluß sei noch darauf hingewiesen, daß die Ausführung nicht nur auf Kugellager beschränkt ist, sondern daß bei entsprechender Ausbildung der Laufringe an Stelle der Kugeln Rollen verwendet werden können.Finally it should be noted that the execution is not only is limited to ball bearings, but that with appropriate training of the races Rollers can be used in place of the balls.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Drive of high-speed grinding spindles with ball or roller storage by means of a connected by intermediate or transmission organs Shaft, characterized in that the driving shaft (8) with the ball or roller cage a radial pressure ball or roller bearing connected between the shaft ends connected to axial pressure receiving means and the grinding spindle (6) in the inner race the same is mounted non-rotatably, so that while maintaining a friction entrainment between the moving balls in the inner ring (2) this and the grinding spindle is taken along with translation at a faster pace.

2. Drive according to claim i, characterized characterized in that the frictional entrainment to be exercised on the ball bearing parts Axial pressure from a helical spring (g) arranged on the grinding spindle (6) is produced.

3. Drive according to claim i, characterized in that the required Axial pressure by driving apart the two races (io) one between the inner ring (2) and the spindle housing arranged axial pressure ball bearing is carried out by means of the centrifugal effect of the balls generated during rotation. q ..

Drive according to claim i, characterized in that the required axial pressure is achieved by an on the grinding spindle (6) in contact with the inner ring (2) axially displaceable, but not rotatable arranged impeller (i2) is generated during its rotation.

5. Ball bearings for the drive according to claims i to q., characterized in that races and balls from Materials exist with mutual high coefficients of friction, so expedient unequal hardness and strength.

6. Ball bearing according to claim 5, characterized in that that the part (race) which is subject to greater wear can easily be replaced is.

7. spindle for drive according to claim i, characterized in that between the part carried along by the ball bearing and the part of the grinding i spindle a steel wire is switched on to deal with sudden changes in the grinding pressure on the grinding wheel sliding of the inner ball bearing seat on the balls and the propagation of the vibrations i in the ball bearing on the grinding wheel impede.