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DE102006053041A1 - Storage arrangement, in particular for a machine tool - Google Patents

Storage arrangement, in particular for a machine tool Download PDF

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DE102006053041A1
DE102006053041A1 DE102006053041A DE102006053041A DE102006053041A1 DE 102006053041 A1 DE102006053041 A1 DE 102006053041A1 DE 102006053041 A DE102006053041 A DE 102006053041A DE 102006053041 A DE102006053041 A DE 102006053041A DE 102006053041 A1 DE102006053041 A1 DE 102006053041A1
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DE
Germany
Prior art keywords
storage arrangement
bearing
arrangement according
permanent magnets
stator
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102006053041A
Other languages
German (de)
Inventor
Helmut Dipl.-Ing. Bode
Günter Dipl.-Ing. Schmid (FH)
Martin Dipl.-Ing. Schreiber (FH)
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler KG filed Critical Schaeffler KG
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Priority to PCT/EP2007/061955 priority patent/WO2008055917A2/en
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Abstract

Eine Lagerungsanordnung (1), insbesondere für eine Werkzeugmaschine, weist einen Stator (3) und einen relativ zu diesem beweglich gelagerten Läufer (2) auf, wobei zur Lagerung des Läufers (2) eine Wälzlagerung (4) und eine Magnetlagerung (5) vorgesehen ist. Permanentmagnete (13, 14) sidn in sich abstoßender, die Wälzlagerung (4) entlastender Anordnung mit dem Stator (3) beziehungsweise mit dem Läufer (2) verbunden.A storage arrangement (1), in particular for a machine tool, has a stator (3) and a rotor (2) movably mounted relative thereto, a rolling bearing (4) and a magnetic bearing (5) being provided for supporting the rotor (2) is. Permanent magnets (13, 14) sidn in repelling, the roller bearing (4) relieving arrangement with the stator (3) or with the rotor (2).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine insbesondere für eine Werkzeugmaschine geeignete Lagerungsanordnung, die eine Wälzlagerung sowie eine Magnetlagerung umfasst.The The invention relates to a particular suitable for a machine tool Storage arrangement, a rolling bearing and includes a magnetic bearing.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Aus der DE 298 07 438 U1 ist eine Linearführung für einen relativ zu einer Basis verschiebbaren Schlitten mit zwei einander zugeordneten, vorgespannten Linearlagerflächen und zwischen diesen angeordneten Wälzkörpern bekannt, welche einen die einander zugeordneten Linearlagerflächen mit einer magnetischen Vorspannkraft beaufschlagenden Magneten umfasst. Durch die Erzielung einer Vorspannung mittels magnetischer Anziehungskraft soll eine ansonsten bei Linearlagerungen notwendige Umgrifflösung entbehrlich sein. Die aus der DE 298 07 438 U1 bekannte Linearführung muss daher bei der Montage nicht allseitig zugänglich sein. Zudem soll, da die Vorspannkraft nicht durch die Ge ometrie der Lagerelemente erzielt wird, eine geringfügige Abweichung von der idealen Führungsgeometrie nicht zum totalen Verlust der Vorspannkraft führen.From the DE 298 07 438 U1 is a linear guide for a relative to a base slidable carriage with two associated, preloaded linear bearing surfaces and arranged between these rolling elements, which comprises a mutually associated linear bearing surfaces with a magnetic biasing force acting magnet. By achieving a bias by means of magnetic attraction, a Umgrifflösung otherwise necessary for linear bearings should be dispensable. The from the DE 298 07 438 U1 known linear guide must therefore not be accessible on all sides during assembly. In addition, since the preload force is not achieved by the geometry of the bearing elements, a slight deviation from the ideal guide geometry should not result in the total loss of preload force.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerungsanordnung, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, anzugeben, bei welcher eine Wälzlagerung und eine Magnetlagerung in besonders vorteilhafter Weise zusammenwirken.Of the Invention is based on the object, a storage arrangement, in particular for a machine tool, specify, in which a rolling bearing and a magnetic bearing cooperate in a particularly advantageous manner.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lagerungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Lagerungsanordnung umfasst ein erstes Teil, allgemein als Stator bezeichnet, und ein relativ zum ersten Teil beweglich gelagertes zweites Teil, allgemein als Läufer bezeichnet, wobei zur Lagerung des Läufers auf dem Stator sowohl eine Wälzlagerung als auch eine Magnetlagerung vorgesehen ist. Die Magnetlagerung kompensiert hierbei zumindest teilweise die Gewichtskraft des Läufers und/oder eine auf den Läufer wirkende Bearbeitungskraft. Zu diesem Zweck umfasst die Magnetlagerung Permanentmagnete, die in sich abstoßender, die Wälzlagerung entlastender Anordnung mit dem Stator bzw. mit dem Läufer verbunden sind. In der Regel sind dabei mehrere Permanentmagnete am Stator befestigt und mehrere weitere Permanentmagnete am Läufer befestigt. Im Extremfall ist jeweils ein einziger am Stator bzw. am Läufer befestigter Magnet ausreichend. Unabhängig von der Anzahl der Permanentmagnete weisen gegenüberliegende, relativ zueinander beweglich gelagerte Magnete auf deren einander zugewandten Seiten stets gleichnamige Pole auf. Daraus resultiert eine Magnetkraft, die die Wälzkörper der Wälzlagerung entlastet. Im Vergleich zu einer Wälzlagerung ohne unterstützende Magnetlagerung wird somit der Verschleiß der Wälzlagerung deutlich verringert und damit die Lebensdauer der Lagerungsanordnung erhöht. Erst recht gilt dies im Vergleich zu einer Lagerungsanordnung, welche Permanentmagnete zur Erhöhung der Vorspannung und damit zur Erhöhung der auf die Wälzkörper wirkenden Belastung aufweist.These The object is achieved by a storage arrangement with the features of claim 1. This Storage arrangement comprises a first part, generally as a stator designated, and a relative to the first part movably mounted second Part, generally as a runner designated, wherein for the storage of the rotor on the stator both a rolling bearing as well as a magnetic bearing is provided. The magnetic bearing compensates at least partially for the weight of the runner and / or one on the runner acting processing power. For this purpose, the magnetic bearing comprises permanent magnets, the more repulsive, the rolling bearing Relieving arrangement with the stator or connected to the rotor are. As a rule, several permanent magnets are attached to the stator and several more permanent magnets attached to the rotor. In extreme cases in each case a single magnet attached to the stator or to the rotor is sufficient. Independently of the number of permanent magnets have opposite, relative to each other movably mounted magnets on their sides facing each other always poles of the same name. This results in a magnetic force, the rolling elements of the roller bearing relieved. Compared to a roller bearing without supporting magnetic bearing Thus, the wear of the Rolling bearing clearly reduces and thus increases the life of the storage arrangement. Above all this applies in comparison to a storage arrangement, which permanent magnets to increase the bias and thus to increase acting on the rolling elements Has load.

Die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung kann als Linearlager oder als Rotativlager ausgebildet sein. Unter Linearlagerungen werden dabei alle Arten von Lagerungen verstanden, bei denen sich der Läufer längs einer nicht notwendigerweise geraden Bahn bewegt. Insbesondere kann die Wälzlagerung im Fall eines Linearlagers als Kugelumlauf- oder Rollenumlauflager sowie als Laufrollenführung ausgebildet sein. Hat die gesamte Lagerungsanordnung die Form eines Rotativlagers, so kommt als Wälzlager beispielsweise ein Kugellager, insbesondere ein zweireihiges Schrägkugellager, oder ein Zylinderrollenlager, insbesondere in Form eines Radial-Axial-Lagers, in Betracht. Ein Lager der letztgenannten Bauart ist beispielsweise aus der DE 199 42 984 A1 bekannt.The storage arrangement according to the invention can be designed as a linear bearing or as a rotary bearing. Under linear bearings are understood to mean all types of bearings in which the rotor moves along a not necessarily straight path. In particular, the roller bearing may be formed in the case of a linear bearing as recirculating ball or roller bearing and as a roller guide. If the entire bearing arrangement is in the form of a rotary bearing, rolling bearings can be, for example, a ball bearing, in particular a double-row angular contact ball bearing, or a cylindrical roller bearing, in particular in the form of a radial-axial bearing. A bearing of the latter type is for example from the DE 199 42 984 A1 known.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Permanentmagnete in mehrreihiger Anordnung mit dem Stator bzw. mit dem Läufer verbunden. Hierbei sind in besonders vorteilhafter Ausgestaltung die einzelnen Permanentmagnete in den verschiedenen Reihen in ungleicher Teilung angeordnet. Dies trägt wesentlich dazu bei, die Abhängigkeit der zwischen Stator und Läufer wirkenden abstoßenden Kraft von der Positionierung des Läufers zu minimieren.To In a preferred embodiment, the permanent magnets are in multi-row Arrangement with the stator or connected to the rotor. Here are in a particularly advantageous embodiment, the individual permanent magnets arranged in different rows in unequal pitch. This contributes significantly in addition, the dependency between the stator and the runner acting repulsive To minimize force from the positioning of the runner.

Eine weitere, mit der vorstehend erläuterten Ausgestaltung kombinierbare Bauform der Lagerungsanordnung umfasst einzelne, Komponenten eines Rotativlagers bildende, ringsegmentartige Permanentmagnete, die insgesamt mindestens einen zur Rotationsachse des Lagers konzentrischen Ring beschreiben. Durch die segmentartige Form der einzelnen Permanentmagnete sind diese praktisch ohne Zwischenräume anordenbar.A further, with the above-described embodiment Combined design of the storage arrangement comprises individual, components a rotativlagers forming, ring-segment-like permanent magnets, the total of at least one concentric with the axis of rotation of the bearing Describe ring. Due to the segment-like shape of the individual permanent magnets These can be arranged practically without gaps.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind die am Stator oder am Läufer befestigten Permanentmagnete nicht direkt, sondern mittelbar, nämlich über eine Zwischenplatte, mit dem Stator bzw. mit dem Läufer verbunden. Die Zwischenplatte hat im Vergleich zu dem Stator bzw. zu dem Läufer, den sie kontaktiert, eine geringere spezifische elektrische Leitfähigkeit. Bei der Bewegung des Läufers relativ zum Stator entstehende Wirbelströme werden damit gering gehalten. Als Materialien zur Herstellung der Zwischenplatten sind insbesondere Kunststoff, Sintermetall oder keramische Werkstoffe geeignet. Ebenso können die Zwischenplatten, wie prinzipiell von Elektromotoren bekannt, in Form von Blechpaketen aufgebaut sein.According to an advantageous development, the permanent magnets attached to the stator or to the rotor are not connected directly, but indirectly, namely via an intermediate plate, to the stator or to the rotor. The intermediate plate has a lower specific electrical conductivity compared to the stator or to the rotor, which it contacts. In the movement of the rotor relative to the stator resulting eddy currents are thus kept low. As materials for the production of Intermediate plates are particularly suitable plastic, sintered metal or ceramic materials. Likewise, the intermediate plates, as known in principle from electric motors, be constructed in the form of laminated cores.

In allen Ausführungsformen weist die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung gegenüber reinen Wälzlagerungen ohne unterstützende Magnetlagerung den besonderen Vorteil auf, dass die Wälzlagerung aufgrund der unterstützenden Wirkung der Magnetlagerung relativ gering dimensioniert werden kann, wodurch bei geringer Reibung hohe Verfahrgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen ermöglicht werden. Die hohe statische und/oder dynamische Belastbarkeit der gesamten Lagerungsanordnung ist verbunden mit einer für Wälzlagerungen typischen hohen Genauigkeit und Steifigkeit. Die durch die Magnetlagerung gegebene Kraft wirkt vorzugsweise derjenigen Kraft, insbesondere Gewichts- und/oder Bearbeitungskraft, die die Wälzlagerung belastet, exakt entgegen. Sofern die die Magnetlagerung bildenden Permanentmagnete in mehrere Gruppen, insbesondere Reihen, unterteilt sind, wobei in jeder Gruppe eine Anzahl Permanentmagnete mit dem Stator und eine weitere Anzahl Permanentmagnete mit dem Läufer verbunden sind, wirken die abstoßenden magnetischen Kräfte zwischen den Permanentmagneten der ersten Gruppe vorzugsweise in einer Richtung, welche zumindest annähernd parallel zu den Kraftvektoren, die die zwischen Stator und Läufer wirkenden Magnetkräfte, welche durch die Permanentmagnete der mindestens einen weiteren Gruppe erzeugt werden, gerichtet ist. Diese einheitliche Richtung, in welche die durch die Permanentmagnete erzeugten Kräfte wirken, schließt mit der Bewegungsrichtung des Läufers vorzugsweise einen rechten Winkel ein.In all embodiments has the storage arrangement according to the invention across from pure rolling bearings without supportive Magnetic bearing the particular advantage that the rolling bearing because of the supportive Effect of the magnetic bearing can be dimensioned relatively small, whereby at low friction high traversing speeds or Speeds possible become. The high static and / or dynamic load capacity of the entire storage arrangement is associated with one for rolling bearings typical high accuracy and rigidity. The by the magnetic bearing given force preferably acts that force, in particular Weight and / or Processing force, the rolling bearing charged, exactly opposite. If the magnetic bearings forming permanent magnets into several groups, in particular rows, are divided in each group a number of permanent magnets with the stator and a more permanent magnets are connected to the rotor act the repulsive ones magnetic forces between the permanent magnets of the first group preferably in a direction which is at least approximately parallel to the force vectors, the ones between the stator and the runner acting magnetic forces, which by the permanent magnets of at least one other Group is generated, directed. This unified direction, in which act the forces generated by the permanent magnets, includes with the direction of movement of the runner preferably a right angle.

Die Lagerungsanordnung ist je nach Ausführungsform beispielsweise in Werkzeug- und Druckmaschinen, Sondermaschinen, Förderanlagen, Werkstückträgerumlaufsystemen, Nahrungs-, Abfüll- oder Verpackungsanlagen verwendbar. Allgemein ist die Lagerungsanordnung in erster Linie für Anwendungsfälle ge eignet, in denen auf ein Lager von außen Kräfte in definierter, gleich bleibender Richtung wirken.The Storage arrangement is depending on the embodiment, for example in Tool and printing machines, special machines, conveyor systems, workpiece carrier circulation systems, Food, bottling or Packaging systems usable. General is the storage arrangement primarily for use cases ge is suitable in which to a bearing from the outside forces in defined, equal permanent direction.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:following be several embodiments of the invention explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 in einer Schnittdarstellung eine als Linearlager ausgebildete Lagerungsanordnung, 1 in a sectional view formed as a linear bearing storage arrangement,

2 in einem vereinfachten Ausschnitt eine Magnetlagerung innerhalb der Lagerungsanordnung nach 1, 2 in a simplified section of a magnetic bearing within the storage arrangement according to 1 .

3 in einer symbolisierten Darstellung eine Lagerungsanordnung mit einer Laufrollenführung, 3 in a symbolized representation of a storage arrangement with a roller guide,

4a bis c in verschiedenen Schnitten eine als Rundtischlagerung ausgebildete Lagerungsanordnung, und 4a to c in different sections designed as a round table storage storage arrangement, and

5a bis c in Schnittdarstellungen analog 4a bis c eine weitere Rundtischlagerung. 5a to c in sectional views analog 4a to c another round table storage.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Einander entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.each other corresponding or equivalent parts are in all figures with denoted by the same reference numerals.

Eine in 1 dargestellte Lagerungsanordnung 1 ist als Linearlager zur Führung eines Läufers 2 auf einem Stator 3 mittels einer Wälzlagerung 4 und einer Magnetlagerung 5 ausgebildet. Die Wälzlagerung 4 umfasst zwei parallel zueinander angeordnete, fest mit dem Stator 3 verbundene Schienen 6, auf denen Schlittenschuhe 7, die mit dem Läufer 2 verbunden sind, geführt sind. Die Wälzlagerung 4 kann als Kugelumlauflager 8, in 1 links angedeutet, oder als Rollenumlauflager 9, in 1 rechts angedeutet, ausgebildet sein und umfasst dementsprechend als Wälzkörper eine Mehrzahl an Kugeln 10 bzw. Zylinderrollen 11. Auf die mit Vorspannung betriebene Wälzlagerung 4 wirkt eine Belastung durch die Gewichtskraft des aus Stahl gefertigten Läufers 2 sowie eine zusätzliche Gewichtskraft G eines auf dem Läufer 2 befestigten Werkstücks 12. Das Werkstück 12 wird beispielsweise spanend innerhalb einer nicht weiter dargestellten Werkzeugmaschine bearbeitet. Die aus Bearbeitungs- und Gewichtskräften resultierende Kraft ist im Wesentlichen vertikal nach unten gerichtet.An in 1 illustrated storage arrangement 1 is as a linear bearing for guiding a runner 2 on a stator 3 by means of a rolling bearing 4 and a magnetic bearing 5 educated. The rolling bearing 4 comprises two mutually parallel, fixed to the stator 3 connected rails 6 on which sled shoes 7 that with the runner 2 are connected, are guided. The rolling bearing 4 can be used as a recirculating ball bearing 8th , in 1 indicated on the left, or as a roller bearing 9 , in 1 indicated on the right, be formed and accordingly comprises a plurality of balls as rolling elements 10 or cylindrical rollers 11 , On the preloaded rolling bearing 4 acts a load by the weight of the steel runner 2 and an additional weight G on the runner 2 attached workpiece 12 , The workpiece 12 For example, it is machined within a machine tool, not shown. The force resulting from machining and weight forces is directed substantially vertically downwards.

Um die Belastung der Wälzlagerung 4, insbesondere durch die Gewichtskraft G, zu verringern, erzeugt die zwischen den Schienen 6 angeordnete Magnetlagerung 5 eine der Gewichtskraft G entgegen gerichtete Magnetkraft F. Diese Kraft F ist derart bemessen, dass eine Vorspannung der Wälzlagerung 4 erhalten bleibt und wird generiert durch die Abstoßung zwischen einzelnen Permanentmagneten 13, 14. Während die Permanentmagnete 13 fest mit dem Läufer 2 verbunden sind, sind die Permanentmagnete 14 starr auf dem Stator 3 angeordnet. Die Verbindung der Permanentmagnete 13, 14 mit dem Läufer 2 bzw. mit dem Stator 3 ist hierbei jeweils über eine Zwischenplatte 15 hergestellt. Die Zwischenplatte 15 ist, um Wirbelströme zu minimieren, aus einem Material hergestellt, welches einen geringeren spezifischen Leitwert als der Werkstoff des Läufers 2 sowie des Stators 3 hat.To the burden of rolling bearing 4 , in particular by the weight G, to reduce generated between the rails 6 arranged magnetic bearing 5 one of the weight G opposing magnetic force F. This force F is dimensioned such that a bias of the rolling bearing 4 is maintained and is generated by the repulsion between individual permanent magnets 13 . 14 , While the permanent magnets 13 stuck with the runner 2 are connected, the permanent magnets 14 rigid on the stator 3 arranged. The connection of the permanent magnets 13 . 14 with the runner 2 or with the stator 3 is here in each case via an intermediate plate 15 produced. The intermediate plate 15 In order to minimize eddy currents, it is made of a material having a lower specific conductance than the material of the rotor 2 as well as the stator 3 Has.

Auf dem Läufer 2 sowie auf dem Stator 3 sind die Permanentmagnete 13 bzw. die Permanentmagnete 14 in Form von jeweils zwei Reihen 16, 17 angeordnet. Eine einzelne auf dem Läufer 2 befestigte, senkrecht zur dargestellten Ebene verlaufende Reihe 16, 17 umfasst mehrere Permanentmagnete 13, deren Pole (S, N) in übereinstimmender Orientierung angeordnet sind. Entsprechendes gilt für die auf dem Stator 3 befestigten Permanentmagnete 14.On the runner 2 as well as on the stator 3 are the permanent magnets 13 or the permanent magnets 14 in the form of two rows each 16 . 17 arranged. A single on the runner 2 fortified, perpendicular to the plane shown row 16 . 17 includes several permanent magnets 13 whose poles (S, N) are arranged in a matching orientation. The same applies to those on the stator 3 attached permanent magnets 14 ,

Im Ausführungsbeispiel nach 1 umfasst die Magnetlagerung 5 zwei zwischen den Schienen 6 angeordnete, parallel zu diesen verlaufende Reihen 16, 17 von Permanentmagneten 13, 14. Zwischen den Permanentmagneten 13, 14 ist, wie auch aus 2 hervorgeht, ein Spalt 18 gebildet, wobei in der ersten Reihe 16 ausschließlich Südpole S der Permanentmagnete 13, 14 an den Spalt 18 grenzen und in der zweiten Reihe 17 ausschließlich Nordpole N der Permanentmagnete 13, 14 an den Spalt 18 grenzen. Wie aus 2 weiter hervorgeht, greifen die magnetischen Feldlinien 19 der am Läufer 2 befestigten Permanentmagnete 13 nicht in den Stator 3 oder starr mit diesem verbundene Teile ein. Analoges gilt für die Feldlinien 20 der mit dem Stator 3 verbundenen Permanentmagnete 14. Dies sorgt dafür, dass bei einer Verschiebung des Läufers 2 relativ zum Stator 3 höchstens vernachlässigbar geringe Wirbelstromverluste auftreten. Die in Erstreckungsrichtung der Schienen 6, d.h. senkrecht zu der in den 1 und 2 dargestellten Ebene, gemessene Länge der Permanentmagnete 13 der ersten Reihe 16 unterscheidet sich von der in derselben Richtung gemessenen Länge der Permanentmagnete 14 derselben Reihe 16. Durch diese ungleiche Teilung, auch als Noniusprinzip bezeichnet, werden bei einer Verschiebung des Läufers 2 auftretende, auf magnetische Kräfte zurückzuführende Kraftrippel minimiert. Ebenso unterscheidet sich innerhalb der zweiten Reihe 17 die Teilung der am Läufer 2 befestigten Permanentmagnete 13 von der Teilung der am Stator 3 befestigten Permanentmagnete 14. Darüber hinaus weisen die Reihen 16, 17 insgesamt unterschiedliche Teilungen auf.In the embodiment according to 1 includes the magnetic bearing 5 two between the rails 6 arranged, parallel to these rows running 16 . 17 of permanent magnets 13 . 14 , Between the permanent magnets 13 . 14 is, as well as off 2 shows a gap 18 formed, being in the first row 16 excluding south poles S of the permanent magnets 13 . 14 to the gap 18 borders and in the second row 17 excluding north pole N of the permanent magnets 13 . 14 to the gap 18 limits. How out 2 further, the magnetic field lines will grab 19 the runner 2 attached permanent magnets 13 not in the stator 3 or rigidly with this connected parts. The same applies to the field lines 20 the one with the stator 3 connected permanent magnets 14 , This ensures that during a displacement of the runner 2 relative to the stator 3 at most negligible low eddy current losses occur. The extension direction of the rails 6 , ie perpendicular to the in the 1 and 2 Plane shown, measured length of the permanent magnets 13 the first row 16 differs from the measured in the same direction length of the permanent magnets 14 same row 16 , Due to this unequal division, also referred to as vernier principle, are at a displacement of the rotor 2 occurring, attributable to magnetic forces Krafttrippel minimized. Likewise differs within the second row 17 the division of the runner 2 attached permanent magnets 13 from the division of the at the stator 3 attached permanent magnets 14 , In addition, the rows show 16 . 17 altogether different divisions.

Eine weitere Vergleichmäßigung der resultierenden magnetischen Kraft F, die zwischen dem Läufer 2 und dem Stator 3 wirkt, ist durch eine Erhöhung der Anzahl der Reihen 16, 17 erreichbar. Zusätzlich zu den zwischen den Schienen 6 angeordneten Reihen 16, 17 können weitere Reihen von Permanentmagneten 13, 14 seitlich außerhalb der Wälzlagerung 4 angeordnet sein. Ebenso ist die Möglichkeit gegeben, die gesamte Magnetlagerung 5 ausschließlich seitlich außerhalb der Wälzlagerung 4 anzuordnen.Further equalization of the resulting magnetic force F between the rotor 2 and the stator 3 affects is by increasing the number of rows 16 . 17 reachable. In addition to the between the rails 6 arranged rows 16 . 17 can use more rows of permanent magnets 13 . 14 laterally outside the rolling bearing 4 be arranged. Likewise, the possibility exists of the entire magnetic bearing 5 exclusively laterally outside the roller bearing 4 to arrange.

Im Ausführungsbeispiel nach 3 ist die Wälzlagerung 4 der Lagerungsanordnung 1 als Laufrollenführung ausgebildet. Allgemein wird hinsichtlich Laufrollenführungen auf die DE 199 42 058 A1 verwiesen. In der Anordnung nach 3 sind auf einem einzigen Stator 3, der eine beliebig gekrümmte Bahn, auch mit Weichen, beschreiben kann, mehrere Läufer 2 geführt, welche jeweils mehrere Laufrollen 21 aufweisen. Auf dem Stator 3 befinden sich, prinzipiell mit dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 vergleichbar, in zweireihiger Anordnung nur beispielhaft angedeutete Permanentmagnete 14, die mit am Läufer 2 befestigten Permanentmagneten 13 derart zusammenwirken, dass sie die Gewichtskraft des Läufers 2 zumindest teilweise kompensieren. Die Lagerungsanordnung 1 mit dem stark vereinfacht in 3 dargestellten Aufbau ist beispielsweise für Werkstückträgerumlaufsysteme oder Gepäckförderanlagen verwendbar.In the embodiment according to 3 is the rolling bearing 4 the storage arrangement 1 designed as a roller guide. Generally, with regard to roller guides on the DE 199 42 058 A1 directed. In the arrangement according to 3 are on a single stator 3 , which can describe an arbitrarily curved path, also with points, several runners 2 guided, which in each case several rollers 21 exhibit. On the stator 3 are, in principle with the embodiment of the 1 and 2 comparable, in two-row arrangement only exemplary indicated permanent magnets 14 that with at the runner 2 attached permanent magnets 13 cooperate in such a way that they the weight of the runner 2 at least partially compensate. The storage arrangement 1 with the greatly simplified in 3 The structure shown can be used, for example, for workpiece carrier circulation systems or luggage conveyor systems.

Die 4a bis 4c zeigen als weiteres Ausführungsbeispiel ein Rundtischlager als Lagerungsanordnung 1. In diesem Fall ist als Wälzlagerung 4 ein zweireihiges Schrägkugellager 22 vorgesehen. Alternativ käme auch eine Radial-Axial-Wälzlagerung mit Zylinderrollen 11 als Wälzkörpern in Betracht. Der als Drehtisch ausgebildete Läufer 2 ist durch einen nicht dargestellten Fremdantrieb angetrieben. Ebenso ist beispielsweise ein elektrischer Direktantrieb des Läufers 2 möglich.The 4a to 4c show as a further embodiment of a rotary table bearing as a storage arrangement 1 , In this case is called rolling bearing 4 a double row angular contact ball bearing 22 intended. Alternatively, there would also be a radial-axial rolling bearing with cylindrical rollers 11 as rolling elements into consideration. The trained as a turntable runner 2 is driven by a third-party drive, not shown. Likewise, for example, an electric direct drive of the rotor 2 possible.

Die Magnetlagerung 5 der Lagerungsanordnung 1 nach den 4a bis 4c ist radial außerhalb der Wälzlagerung 4 angeordnet und weist, analog zum Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 sowie zum Ausführungsbeispiel nach 3, zwei Reihen 16, 17 von Permanentmagneten 13, 14 auf. Die Anzahl der mit dem Läufer 2 verbundenen Permanentmagnete 13 einer Reihe 16, 17 unterscheidet sich von der Anzahl der mit dem Stator 3 verbundenen Permanentmagnete 14 derselben Reihe 16, 17 um eins. Damit weist die abstoßende Kraft zwischen dem Stator 3 und dem Läufer 2 nur eine äußerst geringe Abhängigkeit von der Winkellage des Läufers 2 auf. Im Ausführungsbeispiel nach den 4a bis 4c sind die Permanentmagnete 13, 14 auf den Zwischenplatten 15 aufgeklebt. Ebenso ist eine Verbindung zwischen den Perma nentmagneten 13, 14 und den Zwischenplatten 15 durch Verschraubungen oder durch sonstige kraft- und/oder formschlüssige Verbindungen realisierbar. In fertigungstechnisch besonders günstiger Ausführungsform sind sämtliche Permanentmagnete 13, 14 der Lagerungsanordnung 1 nach den 4a bis 4c rechteckig, wobei in nicht dargestellter Weise Abstandshalter, welche einstückig mit der ringförmigen Zwischenplatte 15 ausgebildet sein können, zwischen einzelnen in einer Ebene liegenden Permanentmagneten 13, 14 angeordnet sind.The magnetic bearing 5 the storage arrangement 1 after the 4a to 4c is radially outside the rolling bearing 4 arranged and has, analogous to the embodiment of the 1 and 2 and to the embodiment according to 3 , two rows 16 . 17 of permanent magnets 13 . 14 on. The number of runners 2 connected permanent magnets 13 a row 16 . 17 is different from the number of with the stator 3 connected permanent magnets 14 same row 16 . 17 at one. This indicates the repulsive force between the stator 3 and the runner 2 only a very small dependence on the angular position of the runner 2 on. In the embodiment of the 4a to 4c are the permanent magnets 13 . 14 on the intermediate plates 15 glued. Likewise, a connection between the permanent magnets is permanent 13 . 14 and the intermediate plates 15 by screwing or other non-positive and / or positive connections realized. In manufacturing technology particularly favorable embodiment are all permanent magnets 13 . 14 the storage arrangement 1 after the 4a to 4c rectangular, wherein in a manner not shown spacers, which integral with the annular intermediate plate 15 may be formed between individual lying in a plane permanent magnet 13 . 14 are arranged.

Die Zwischenplatten 15, welche wie im Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 sowie im Ausführungsbeispiel nach 3 beispielsweise aus Sintermetall, aus Kunststoff oder aus einem keramischen Werkstoff gefertigt sind, sind mittels Verschraubungen 23 am Läufer 2 bzw. am Stator 3 befestigt. Ein Stahlpulver für die Herstellung gesinterter Produkte ist beispielsweise aus der EP 1 049 552 B1 bekannt. Für die Zwischenplatte 15 ist zum Beispiel ein Sintermetall mit einer Leitfähigkeit von 24·103 S/m geeignet.The intermediate plates 15 , which as in the embodiment of the 1 and 2 and in the exemplary embodiment 3 for example Sintered metal, made of plastic or of a ceramic material are by means of screwing 23 at the runner 2 or on the stator 3 attached. A steel powder for the production of sintered products is for example from EP 1 049 552 B1 known. For the intermediate plate 15 For example, a sintered metal having a conductivity of 24 × 10 3 S / m is suitable.

Der zwischen den Permanentmagneten 13, 14 gebildete Spalt 18 hat vorzugsweise eine Breite von ca. 0,5 mm bis 5 mm. Diese Werte gelten auch für das Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2. Abweichend von der in den 4a bis 4c dargestellten Anordnung kann sich die Magnetlagerung 5 auch radial innerhalb der Wälzlagerung 4 befinden. In jedem Fall erzeugt die Magnetlagerung 5 eine symmetrisch zur Lagerungsanordnung 1 wirkende, der Hauptbelastungsrichtung der Wälzlagerung 4 entgegen wirkende Magnetkraft F. Die Richtung der Magnetkraft F stimmt somit mit der Richtung der Rotationsachse R der Lagerungsanordnung 1 überein. In radialer Richtung auf die Lagerungsanordnung 1 wirkende Kräfte werden dagegen ausschließlich von der Wälzlagerung 4 aufgenommen.The one between the permanent magnets 13 . 14 formed gap 18 preferably has a width of about 0.5 mm to 5 mm. These values also apply to the embodiment according to the 1 and 2 , Deviating from the in the 4a to 4c The arrangement shown may be the magnetic bearing 5 also radially within the rolling bearing 4 are located. In any case, the magnetic bearing generates 5 a symmetrical to the storage arrangement 1 acting, the main load direction of rolling bearing 4 counteracting magnetic force F. The direction of the magnetic force F thus coincides with the direction of the axis of rotation R of the bearing assembly 1 match. In the radial direction on the storage arrangement 1 acting forces, however, are only from the rolling bearing 4 added.

Das Ausführungsbeispiel nach den 5a bis c unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach den 4a bis c durch die Form der Permanentmagnete 13, 14: Jeder dieser Permanentmagnete 13, 14 weist eine ringsegmentartige Form auf, so dass im Vergleich zur Anordnung nach den 4a bis c die Zwischenräume zwischen den einzelnen Permanentmagneten 13, 14 minimiert sind. Dies trägt zusätzlich zur Teilung der Reihen 16, 17 nach dem Noniusprinzip wesentlich zur Verringerung von Drehmomentrippeln bei. Abweichend von der Darstellung nach den 5a bis c sind in den einzelnen Reihen 16, 17 auch jeweils einheitlich geformte segmentartige Permanentmagnete 13, 14 verwendbar. Selbst in diesem Fall, das heißt bei übereinstimmender Geometrie der mit dem Läufer 2 verbundenen Permanentmagnete 13 einerseits und der mit dem Stator 3 verbundenen Permanentmagnete 14 andererseits, ist lediglich eine geringe Abhängigkeit der zwischen dem Stator 3 und dem Läufer 2 wirkenden Kräfte und Drehmomente von der Winkellage des Läufers 2 gegeben.The embodiment of the 5a to c differs from the embodiment of the 4a to c by the shape of the permanent magnets 13 . 14 : Each of these permanent magnets 13 . 14 has a ring-segment-like shape, so that in comparison to the arrangement of the 4a to c the spaces between the individual permanent magnets 13 . 14 are minimized. This contributes in addition to the division of the rows 16 . 17 according to the vernier principle, significantly reducing the torque ripple. Notwithstanding the representation of the 5a to c are in the individual rows 16 . 17 also each uniformly shaped segment-like permanent magnets 13 . 14 usable. Even in this case, that is, with matching geometry of the runner 2 connected permanent magnets 13 on the one hand and the one with the stator 3 connected permanent magnets 14 On the other hand, only a small dependence of the between the stator 3 and the runner 2 acting forces and torques of the angular position of the rotor 2 given.

11
Lagerungsanordnungbearing assembly
22
Läuferrunner
33
Statorstator
44
Wälzlagerungroller bearing
55
Magnetlagerungmagnetic bearing
66
Schienerail
77
SchlittenschuhSleds Shoe
88th
KugelumlauflagerRecirculating ball bearing
99
RollenumlauflagerRecirculating roller bearing
1010
KugelBullet
1111
Zylinderrollecylindrical roller
1212
Werkstückworkpiece
1313
Permanentmagnetpermanent magnet
1414
Permanentmagnetpermanent magnet
1515
Zwischenplatteintermediate plate
1616
Reiheline
1717
Reiheline
1818
Spaltgap
1919
Feldliniefield line
2020
Feldliniefield line
2121
Laufrollecaster
2222
SchrägkugellagerAngular contact ball bearings
2323
Verschraubungscrew
FF
Magnetkraftmagnetic force
GG
Gewichtskraftweight force
NN
NordpolNorth Pole
RR
Rotationsachseaxis of rotation
SS
SüdpolSouth Pole

Claims (18)

Lagerungsanordnung, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, mit einem Stator (3) und einem relativ zu diesem beweglich gelagerten Läufer (2), wobei zur Lagerung des Läufers (2) eine Wälzlagerung (4) und eine Magnetlagerung (5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass Permanentmagnete (13, 14) in sich abstoßender, die Wälzlagerung (4) entlastender Anordnung mit dem Stator (3) beziehungsweise mit dem Läufer (2) verbunden sind.Storage arrangement, in particular for a machine tool, having a stator ( 3 ) and a relative to this movably mounted runner ( 2 ), whereby for the storage of the runner ( 2 ) a roller bearing ( 4 ) and a magnetic bearing ( 5 ), characterized in that permanent magnets ( 13 . 14 ) in itself repellent, the rolling bearing ( 4 ) Relieving arrangement with the stator ( 3 ) or with the runner ( 2 ) are connected. Lagerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung (4) sowie die Magnetlagerung (5) als Linearlager ausgebildet sind.Storage arrangement according to claim 1, characterized in that the roller bearing ( 4 ) as well as the magnetic bearing ( 5 ) are designed as linear bearings. Lagerungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung (4) als Kugelumlauflagerung (8) ausgebildet ist.Storage arrangement according to claim 2, characterized in that the roller bearing ( 4 ) as recirculating ball bearing ( 8th ) is trained. Lagerungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung (4) als Rollenumlauflager (9) ausgebildet ist.Storage arrangement according to claim 2, characterized in that the roller bearing ( 4 ) as a roller bearing ( 9 ) is trained. Lagerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wälzlagerung (4) und Magnetlagerung (5) als Rotativlager ausgebildet sind.Storage arrangement according to claim 1, characterized in that rolling bearing ( 4 ) and magnetic bearing ( 5 ) are designed as Rotativlager. Lagerungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung (4) als Kugellager ausgebildet ist.Storage arrangement according to claim 5, characterized in that the roller bearing ( 4 ) is designed as a ball bearing. Lagerungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager (4) als zweireihiges Schrägkugellager (22) ausgebildet ist.Storage arrangement according to claim 6, characterized in that the ball bearing ( 4 ) as a double-row angular contact ball bearing ( 22 ) is trained. Lagerungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung (4) als Zylinderrollenlager ausgebildet ist.Storage arrangement according to claim 5, characterized in that the roller bearing ( 4 ) when Cylindrical roller bearing is formed. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung (4) als Radial-Axial-Lager ausgebildet ist.Storage arrangement according to one of claims 5 to 8, characterized in that the roller bearing ( 4 ) is designed as a radial-axial bearing. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetlagerung (5) insgesamt ringförmig ausgebildet ist.Storage arrangement according to one of claims 5 to 9, characterized in that the magnetic bearing ( 5 ) is formed annularly in total. Lagerungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Permanentmagnete (13, 14) der Magnetlagerung (5) jeweils eine ringsegmentartige Form aufweisen.Storage arrangement according to claim 10, characterized in that individual permanent magnets ( 13 . 14 ) of the magnetic bearing ( 5 ) each have a ring-segment-like shape. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (13, 14) in mehrreihiger Anordnung mit dem Stator (3) beziehungsweise mit dem Läufer (2) verbunden sind.Storage arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that the permanent magnets ( 13 . 14 ) in a multi-row arrangement with the stator ( 3 ) or with the runner ( 2 ) are connected. Lagerungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Permanentmagnete (13, 14) in ungleicher Teilung in verschiedenen Reihen (16, 17) angeordnet sind.Storage arrangement according to claim 12, characterized in that individual permanent magnets ( 13 . 14 ) in unequal division in different rows ( 16 . 17 ) are arranged. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (13, 14) über eine Zwischenplatte (15) mit dem Stator (3) beziehungsweise mit dem Läufer (2) verbunden sind, wobei die Zwischenplatte (15) einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand als der Stator (3) beziehungsweise der Läufer (2) aufweist.Storage arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that the permanent magnets ( 13 . 14 ) via an intermediate plate ( 15 ) with the stator ( 3 ) or with the runner ( 2 ), wherein the intermediate plate ( 15 ) has a higher electrical resistivity than the stator ( 3 ) or the runner ( 2 ) having. Lagerungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (15) aus Sintermetall gefertigt ist.Storage arrangement according to claim 14, characterized in that the intermediate plate ( 15 ) is made of sintered metal. Lagerungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (15) aus Kunststoff gefertigt ist.Storage arrangement according to claim 14, characterized in that the intermediate plate ( 15 ) is made of plastic. Lagerungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte aus (15) Keramik gefertigt ist.Storage arrangement according to claim 14, characterized in that the intermediate plate of ( 15 ) Ceramic is made. Lagerungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (15) als Blechpaket ausgebildet ist.Storage arrangement according to claim 14, characterized in that the intermediate plate ( 15 ) is designed as a laminated core.
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