DE102005043104B4

DE102005043104B4 - Einrichtung zum Schmieren von Lagerstellen an Werkzeugmaschinen oder deren Teilen

Info

Publication number: DE102005043104B4
Application number: DE102005043104.6A
Authority: DE
Inventors: Manfred Neumeier
Original assignee: ESA Eppinger GmbH
Current assignee: ESA Eppinger GmbH
Priority date: 2005-09-10
Filing date: 2005-09-10
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2025-09-11
Also published as: KR20070029598A; US7509719B2; US20070071381A1; KR101345567B1; JP2007075988A; JP5401006B2; DE102005043104A1

Abstract

Einrichtung an Werkzeugmaschinen, mit wenigstens einem umlaufenden Element, das in zumindest einer in einem Gehäuse angeordneten Lagerstelle (23, 24) drehbar gelagert ist und mit einer Schmiereinrichtung für diese Lagerstelle, durch die die Lagerstelle zumindest zeitweilig mit einem Schmiermittel versorgbar ist, wobei in dem Gehäuse wenigstens ein Schmiermittelpfad (19) ausgebildet ist, der sich von einem Einlass (18) zu einem Auslass (42, 43) erstreckt, die Schmiereinrichtung eine mit dem Einlass (18) in Verbindung stehende Schmiermittelnebel-Erzeugungseinrichtung (16) aufweist, durch die ein Schmiermittelnebel unter Druck in den Schmiermittelpfad einspeisbar ist, der den Schmiermittelpfad bis zum Auslass (42, 43) durchströmt der Auslass (42, 43) mit Kondensationsmitteln (45, 47) für die zu dem Auslass gelangende Restmenge des Schmiermittelnebels in Verbindung steht, und die Kondensationsmittel Austrittsmittel für in den Kondensationsmitteln kondensiertes Schmiermittel aufweisen und das Gehäuse wenigstens einen in dem Schmiermittelpfad liegenden, mit dem durchströmenden Schmiermittelnebel beaufschlagten Gehäuseinnenraum (25, 38) enthält, in dem die Lagerstelle (23, 24) angeordnet ist, wobei die den Schmiermittelpfad umschließenden Gehäuseteile bis auf den Auslass (42, 43) durch Dichtungen (26, 39a, b, c) nach außen abgedichtet sind und in dem Gehäuseinnenraum ein eine pneumatische Abdichtung bewirkender Überdruck des Schmiermittelnebels gegenüber der Atmosphäre aufrecht erhalten ist, wobei der Schmiermittelnebel auf dem Schmiermittelpfad von dem Einlass bis zu dem Auslass seine unveränderte Beschaffenheit behält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Maschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, mit wenigstens einem umlaufenden Element, das zumindest in einer in einem Gehäuse angeordneten Lagerstelle drehbar gelagert ist und mit einer Schmiereinrichtung für diese Lagerstelle, durch die die Lagerstelle, zumindest zeitweilig, mit einem Schmiermittel versorgbar ist.
Beispielsweise sind Werkzeughalter für angetriebene Werkzeuge an Werkzeugträgern, wie Werkzeugrevolvern von CNC gesteuerten Werkzeugmaschinen, im Prinzip dem Arbeitsraum bzw. den Arbeitsbedingungen angepasste kleine Spindeleinheiten. Sie sind für feststehende und umlaufende Werkzeuge im Gebrauch, wobei die Werkzeughalter für umlaufende Werkzeuge in der Regel keinen eigenen Antrieb haben, sondern von einer Antriebsquelle von dem Werkzeugträger aus angetrieben werden. Solche Werkzeughalter sind wegen der beschränkten Platzverhältnisse, bspw. auf einer Revolverscheibe, in ihrem Bauraum sehr eingeschränkt und extremen Arbeitsbedingungen ausgesetzt, wobei der Trend zu immer höheren Spindeldrehzahlen (30.000 UPM und mehr) geht. Damit werden auch die Anforderungen an die Lagerungen und Getriebeteile, insbesondere auch hinsichtlich deren Schmierung und Kühlung, immer höher, wobei gleichzeitig auch die Frage der einwandfreien Abdichtung der in dem Gehäuse angeordneten Lagerstellen und Getriebeteile gegen die in dem Arbeitsraum herrschenden Bedingungen immer dringender wird, weil in das Gehäuse eindringendes Kühlmittel die Funktionssicherheit rasch beeinträchtigen können.
Die heute gebräuchliche Intervall- oder Lebensdauerschmierung der Lagerstellen reicht für diese hohen Beanspruchungen häufig nicht mehr aus. Es gibt zwar Bestrebungen durch eine sogenannten Minimalmengenschmierung der mit dem Werkstück in Eingriff stehenden Werkzeuge, den Arbeitsraum und die Umgebung von übermäßigen Belastungen durch Kühlmittel, Schneidöle und dergleichen zu entlasten, doch wird damit nicht das Problem der wirkungsvollen Schmierung und Kühlung und erforderlichenfalls Gehäuseabdichtung bei schnelllaufenden Werkzeugen, bspw. in Werkzeughaltern, gelöst.
Grundsätzlich ähnliche Probleme treten ganz allgemein in steigendem Maße bei Werkzeugmaschinen und deren Aggregaten auf, die mit immer höheren Spindeldrehzahlen arbeiten, wie sie von modernen Bearbeitungsvorgängen gefordert werden. Auch hier führt eine bei steigenden Belastungen immer weniger ausreichende Schmierung und Kühlung der Lagerstelle und von Getriebeteilen zu einer unerwünschten Verkürzung der Lebensdauer oder einer Beeinträchtigung der Funktionssicherheit.
Bei einer aus der DE 1625888 A1 bekannten Schmiervorrichtung, insbesondere für Werkzeugmaschinen, ist die Anordnung derart getroffen, dass in dem Maschinengehäuse ein mehrere Lagerstellen enthaltender verzweigter Schmiermittelpfad ausgebildet ist, dessen Einlass mit einer Ölnebel-Erzeugungseinrichtung verbunden ist, durch die ein Ölnebel unter Druck in den Schmiermittelpfad eingespeist wird, der die verschiedenen Lager- und Schmierstellen durchströmt und mit Ölversorgt. An verschiedenen Stellen des Gehäuses der Werkzeugmaschine sind Öffnungen vorgesehen, welche eine Verbindung zu der äußeren Umgebungsluft herstellen, wobei u. a. die Werkzeugspindel im Bereiche ihrer Lager von Radialringspalten umgeben ist, die die gleiche Aufgabe wie die Gehäuseöffnungen aufweisen, nämlich den Ölnebel in Richtung auf die zu schmierenden Lager zu saugen. Dabei ist Vorsorge getroffen, dass die durch die Gehäuseöffnungen und die Radialspalte austretende Luft fast völlig frei von Mikroöltropfen ist, weil diese in den zu schmierenden Organen zurückgehalten werden sollen. Aus diesem Grunde sind auch an der Werkzeugspindel keinerlei Dichtungsgarnituren vorgesehen und auch keine Ölauffangwannen oder dergleichen im Bereiche der Gehäuseöffnungen und/oder der offenen Radialspalte vorhanden. Die nach außen abströmende ölfreie Luft soll allein das Eindringen von Verschmutzungen verhindern, d. h. eine pneumatische Abdichtung des Gehäuses bewirken. Bei den in dem Arbeitsraum moderner Werkzeugmaschinen mit sehr schnell laufenden Spindeln herrschenden Bedingungen ist eine so erzielbare pneumatische Abdichtung von Radialspalten bei den Spindeln und von Gehäuseöffnungen, die in den Arbeitsraum führen, nicht mehr möglich. Davon abgesehen, führt die Forderung des Austritts im Wesentlichen ölfreier Luft aus den Gehäuseöffnungen und den Ringspalten zwangsläufig zu einer ungleichmäßigen Ölversorgung der auf dem Schmiermittelpfad hintereinander liegenden Schmierstellen.
Aus der DE 38 38 786 A1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur gezielten Schmierung von Reibstellenpaarungen insbesondere bei hochtourig laufenden Spindeln bekannt, wobei eine dosierte Menge Schmieröl vernebelt, in einer Ionsiationskammer polarisiert, anschließend durch elektrostatisches Beschichten aufgebracht und der nicht verbrauchte Ölnebel abgesaugt werden. Dabei ist Vorsorge getroffen, dass sich die polarisierten Mikroölnebeltröpfchen nur an den schmierbedürftigen Kontaktflächen sowie an Kugeln und Käfig der Kugellager niederschlagen, wobei der Luftrom und das Hochspannungsfeld belastungsabhängig regelbar sind. Die nicht verbrauchten Mikroölnebeltröpfchen werden an Kondensier- und Schleuderscheiben niedergeschlagen und über eine Kondensölrückleitung zurückgeführt. Dazu sind elektrisch isolierte Zuführleitungen und Verteilerringe in dem die Spindel enthaltenden Gehäuse erforderlich, während die Wälzlager bis auf die Kontaktflächen und die Kugeln und die Kontaktflächen des Käfigs elektrisch isoliert in dem Gehäuse angeordnet sein müssen. Dies ist nur bei speziellen, konstruktiv einfachen Verhältnissen möglich und schließt eine allgemeine Anwendbarkeit aus.
Auch diese Einrichtung arbeitet mit zur Außenseite hin offenen Radialringspalten an den Wellendurchführungen durch das Gehäuse, die nur durch die ausströmenden ölfreie Luft gegen das Eindringen von Verschmutzungen, etc. geschützt sind, was aber bei hohen Belastungen nicht ausreichend ist. Außerdem sind die Kondensier- und Schleuderscheiben nur bei umlaufender Welle wirksam. Beispielsweise bei dem im Vorstehenden erwähnten, zum Beispiel in einer Revolverscheibe eingesetzten Werkzeughalter treten aber beträchtliche Stillstandszeiten auf, die durch den jeweiligen Bearbeitungsprozess bedingt sind.
Schließlich ist aus der DE 690 10 141 T2 eine Lageranordnung bekannt, die Kegelrollenlager aufweist, die insbesondere zur Lagerung des jeweiligen Lagerzapfens einer in einem Walzengerüst angeordneten Walze dient. Jedes Lager ist mit einer Ölnebel- oder Öl-Luft-Schmierung versehen, die mit einem Ölsumpf arbeitet, was für viele Anwendungszwecke, insbesondere bei sehr schnell laufenden Spindeln mit vertikaler Einbaulage, nicht geeignet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb bei Maschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen und hier insbesondere bei Werkzeughaltern mit angetriebenen sehr schnell laufenden Spindeln, die Funktionssicherheit und die Lebensdauer zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Einrichtung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
Bei der neuen Einrichtung, die bspw. einen Werkzeughalter mit einem Werkzeughaltergehäuse und einer darin drehbar gelagerten mit einer Antriebsquelle kuppelbaren Werkzeugspindel aufweist, ist in dem Werkzeughaltergehäuse wenigstens eine die jeweilige Lagerstelle und/oder einen der Lagerstelle zugeordneten Schmiermittelzuführraum enthaltender Schmiermittelpfad ausgebildet, der sich von einem Einlass zu einem Auslass erstreckt. Mit dem Einlass steht eine Schmiermittelnebel-Erzeugungseinrichtung in Verbindung, durch die ein Schmiermittelnebel unter Druck in den Schmiermittelpfad einspeisbar ist, der den Schmiermittelpfad bis zum Auslass durchströmt. Der Auslass ist mit Kondensationsmitteln für die zu dem Auslass gelangende Restmenge des Schmiermittelnebels verbunden, die den Schmiermittelnebel kondensieren, so dass über die bspw. als Austrittsbohrung gestalteten Austrittsmittel nurmehr kondensiertes Schmiermittel nach außen gelangt, das einfach aufgefangen oder sonst wie entsorgt werden kann.
Als Schmiermittel kommt in der Regel Öl in Frage, das mit Luft vernebelt wird, doch sind grundsätzlich auch andere vernebelbare Schmiermittel, bspw. pulverförmige Schmiermittel denkbar. Auch braucht die Erzeugung des Schmiermittelnebels nicht unbedingt mit Luft zu geschehen. Es sind auch Fälle denkbar, in denen ein Gas, bspw. Stickstoff zur Vernebelung zu benutzen von Vorteil ist.
Bei der neuen Einrichtung sind die den Schmiermittelpfad umschließenden Gehäuseteile bis auf den jeweiligen Auslass des Schmiermittelpfads durch Dichtmittel beispielsweise in Gestalt von Dichtungsringen nach außen abgedichtet, so dass auch bei den Spindel- oder Wellendurchführungen durch die Gehäusewände eine einwandfreie Abdichtung auch bei stillstehender Spindel oder Welle gewährleistet ist. Die Schmiermittelnebel-Erzeugungseinrichtung ist so ausgelegt, dass der von ihr erzeugte Schmiermittelnebel derart beschaffen ist, dass sich auf seinem Weg von dem Einlass bis zu dem jeweiligen Auslass des Schmiernebelpfades seine Beschaffenheit nicht wesentlich verändert.
Die Lagerstellen und die Getriebemittel werden damit mit der für hohe Belastungen erforderlichen Schmiermittelmenge versorgt und es ergeben sich somit sehr günstige tribulogische Verhältnisse. Da sich der Schmiermittelpfad von seinem Einlass bis zu seinem Auslass durch das ganze Gehäuse erstreckt und somit das Gehäuse von dem Schmiermittelnebel durchströmt ist, bewirkt der Schmiermittelnebel gleichzeitig eine Wärmeabfuhr und damit Kühlung der Lagerstellen und der Getriebemittel. Der Schmiermittelnebel steht auf dem Schmiermittelpfad unter einem bestimmten Druck, wobei ein Überdruck von bspw. 1 bar gegenüber der Atmosphäre erzeugt werden kann. Dieser Überdruck in dem Gehäuse verhindert das Eindringen auch von feinen Verunreinigungen aus dem Arbeitsraum etwa durch Kühlmittel oder kleine Spanteilchen, die unter Umständen durch Gehäusespalte in das Gehäuse eingesaugt werden können, wenn sich die Temperaturverhältnisse und damit die Druckverhältnisse in dem Gehäuse betriebsabhängig verändern. Der unter Druck stehende Schmiermittelnebel, der das Gehäuse durchströmt, erzeugt gleichzeitig eine Sperrwirkung im Sinne einer Sperrluftbeaufschlagung und damit eine pneumatische Absperrung gegen den Arbeitsraum.
Die an den Auslass des Schmiermittelpfads angeschlossenen Kondensationsmitteln der erfindungsgemäßen Einrichtung verhindern, dass der den Schmiermittelpfad durchströmende Schmiermittelnebel in die Umgebung austritt und damit zu einer Beeinträchtigung der Bedienbarkeit oder Funktion der Werkzeuge und Werkstücke oder zu einer Umweltbelastung führt. Die Kondensationsmittel bewirken eine selbständige Kondensation des Rest-Schmiermittelnebels, die keine zusätzlichen Maßnahmen erfordert. Die Kondensationsmittel können in dem Gehäuse integriert an dieses angebaut oder getrennt von dem Gehäuse angeordnet sein. In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform können sie wenigstens eine in dem Schmiermittelpfad liegende Kammer aufweisen, in der von dem Schmiermittelnebel umströmte Kondensationsflächen angeordnet sind, die mit den Austrittsmitteln, bspw. in Gestalt einer Abführleitung oder einer einfachen Abführbohrung, für das kondensierte Schmiermittel in Verbindung steht. Diese Kondensationsflächen können in einer Ausführungsform an Kugeln angeordnet sein, die in der Kammer angeordnet sind, wie dies an sich aus der US 3941210 A1 bekannt ist.
Die Gestaltung des Schmiermittelpfades durch das Gehäuse ist durch die konstruktive Gestaltung und die Anordnung der mit Schmiermittelnebel zu schmierenden Lagerstellen und Getriebenmittel bedingt und hängt auch etwas von den örtlichen Gegebenheiten der Gehäusedichtungen ab, wenn es auf die erläuterte pneumatische Abdichtung gegenüber dem Arbeitsraum besonders ankommt. Der Schmiermittelpfad kann unverzweigt von einem Einlass zu einem Auslass verlaufen, doch ist es häufig zweckmäßig den Schmiermittelpfad zu verzweigen und mehrere Auslässe und/oder Einlässe vorzusehen. Entsprechend können den getrennten Auslässen auch getrennte Kondensationsmittel zugeordnet sein, wie es auch möglich ist, die mehreren Einlässe entweder von einer einzigen Schmiernebel-Erzeugungseinrichtung (manifold) zu versorgen oder aber die Versorgung auf mehrere parallel arbeitende Schmiermittelnebel-Erzeugungseinrichtungen aufzuteilen.
Bei der geschilderten Anwendung der Erfindung auf einem Werkzeughalter, der in einem Werkzeugträger bspw. in Gestalt eines Werkzeugrevolvers eingesetzt ist, ist es zweckmäßig, dass sich der Schmiermittelpfad auch durch den Werkzeugträger hindurch erstreckt, so dass ein Einlass an dem Werkzeugträger oder einem diesem zugeordneten Teil vorgesehen ist. Auf diese Weise kann gleichzeitig eine entsprechende Schmierung, Kühlung und pneumatische Abdichtung von Getriebemitteln, Lagerstellen und dergleichen in dem Werkzeugträger erreicht werden. Erforderlichenfalls kann der Schmiermittelpfad dabei so verzweigt sein, dass an dem Werkzeugträger ein eigener Auslass vorgesehen ist, dem eigene Kondensationsmittel zugeordnet sind.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine in Gestalt einer CNC-Drehmaschine mit einem Werkzeugrevolver und Werkzeughaltern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht,
2 einen Ausschnitt aus dem Werkzeugträger der Maschine nach 1, unter Veranschaulichung eines Werkzeughalters im Längsschnitt, in einer Seitenansicht und in einer gegenüber 2 um 90° gedrehten Darstellung,
3 einen Ausschnitt der Anordnung nach 2, unter Veranschaulichung der Schmiernebel-Kondensationsmittel im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht und in einem anderen Maßstab,
4 eine Darstellung ähnlich 2, unter Veranschaulichung eines anderen Werkzeughalters der Maschine nach 1, in einer entsprechenden Schnittdarstellung, die gegenüber der Darstellung nach 1 um 90° gedreht ist und
5 den Werkzeugträger der Maschine nach 1 in der Draufsicht im Ausschnitt unter Veranschaulichung der beiden in 1 dargestellten Werkzeughalter, jeweils im Längsschnitt und in der Draufsicht.
Bei der weitgehend schematischen Darstellung einer CNC-Drehmaschine sind in 1 lediglich die wesentlichen Teile der Maschine veranschaulicht. Die Drehmaschine weist einen schaltbaren Werkzeugrevolver 1 auf, der als eigentlichen Werkzeugträger eine schaltbare Revolverscheibe 2 trägt, die gemäß den Achsen X und Z horizontal und gemäß der Achse Y vertikal zu der Zeichenebene und einem zugeordneten Spindelstock 3 verfahrbar angeordnet ist. Der Spindelstock 3 ist mit einem um eine Drehachse 4 umlaufenden Spannfutter 5 bestückt, in dem ein bei 6 angedeutetes Werkstück gespannt ist.
Auf der Revolver- oder allgemein Werkzeugträgerscheibe 2 sind längs des Umfangs verteilte, radial ausgerichtete Aufnahmebohrungen 7 vorgesehen, in die jeweils ein Werkzeughalter mit seinem zylindrischen Spannschaft einsetzbar ist. Von diesen Werkzeughaltern sind zwei Werkzeughalter 8, 9 dargestellt, von denen der Werkzeughalter 8 ein radial zu der bei 10 dargestellten Schwenkachse der Werkzeugträgerscheibe 2 verlaufendes Werkzeug 11 trägt und der Werkzeughalter 9 mit einem parallel zu der Schaltachse 10 ausgerichteten Werkzeug 13 bestückt sind. Beide Werkzeuge 11, 13 sind in noch zu beschreibender Weise angetrieben und laufen um ihre jeweilige Drehachse 14 bzw. 15 um.
Die Befestigungseinrichtungen der Werkzeughalter 8, 9 an der Werkzeugträgerscheibe 2 sind, der besseren Klarheit wegen, nicht dargestellt, wie auch zur Vereinfachung der Darstellung nur die Werkzeughalter 8, 9 in Aufnahmebohrungen 7 eingesetzt sind.
An den Werkzeugrevolver 1 ist eine Ölnebel-Erzeugungseinheit 16 angeschlossen, die über eine Schlauchleitung 17 mit einem Ölnebeleinlass 18 verbunden ist, an den sich ein Ölnebelpfad 19 anschließt, der in 1 lediglich über einen Teil seines Weges angedeutet ist. Der Ölnebelpfad 19 verläuft ausgehend von dem Einlass 18 durch den Werkzeugrevolver 1 zu der Werkzeugträgerscheibe 2 und von dort zu den Werkzeughaltern 8, 9, wie dies im Einzelnen noch erläutert werden wird. Die Ölnebel-Erzeugungseinheit 16 erzeugt einen einen Schmiermittelnebel bildenden Ölnebel mit einer Tröpfchengröße von ca. 1.5 μm durch Vernebelung eines entsprechenden Öls mit Luft. Sie speist diesen Ölnebel über den Einlass 18 in den Ölnebelpfad 19 ein, der in der angegebenen Pfeilrichtung von dem Ölnebel durchströmt wird. Der über den Ölnebelpfad 19 strömende Ölnebel steht unter einem Druck von ca. 1 bar gegenüber der umgebenden Atmosphäre des Arbeitsraums, der sich allgemein in dem Bereich 12 in der Nähe des Werkstücks 6 und der Werkzeuge 11 bzw. 13 befindet.
2 veranschaulicht einen Ausschnitt aus der Werkzeugträgerscheibe 2 des Werkzeugrevolvers 1 unter Veranschaulichung des Werkzeughalters 8 in größeren Einzelheiten. Der Werkzeughalter 8 weist ein Werkzeughaltergehäuse 20 auf, das auf einer Seite einen zylindrischen Spannzapfen 21 trägt, der in eine zugeordnete Aufnahmebohrung 7 der Werkzeugträgerscheibe 2 eingesetzt ist. Durch den hohlen Zapfen 21 erstreckt sich eine koaxiale Werkzeugspindel 22, die in dem Werkzeughaltergehäuse 20 an zwei axial voneinander beabstandeten Lagerstellen 23, 24 mit jeweils einem Kugellagerpaar drehbar und axial gesichert gelagert ist. Die Werkzeugspindel 22 begrenzt mit der Innenwand des Werkzeughaltergehäuses 20 einen Ringraum 25, der zum Arbeitsraum in dem Bereich 12 hin durch eine Dichtung 26 abgedichtet ist. Die Werkzeugspindel 22 ist stirnseitig mit einer kegelförmigen Aufnahmebohrung 27 für eine Spannzange 28 ausgebildet, in der mittels einer Spannzangenmutter 29 das Werkzeug 11 gespannt ist.
Auf der der Werkzeugträgerscheibe 2 zugewandten Seite ist die Werkzeugspindel 22 mit einer koaxialen Verlängerung 30 ausgebildet, die über eine Kupplung 31 mit einer koaxialen Welle 32 gekuppelt ist, die in einem die Werkzeugträgerscheibe 2 drehbar lagernden Gehäuseteil 33 des Werkzeugrevolvers 1 an zwei axial voneinander beabstandeten Lagerstellen 34, 35 drehbar gelagert ist. Jede der Lagerstellen 34, 35 ist jeweils durch ein Kugellagerpaar gebildet, das die Welle 32 radial und axial abstützt. Auf ihrer dem Werkzeughalter 8 abgewandten Seite ist die Welle 32 über ein Kegelradgetriebe 36 mit einer eine Verbindung zu einem nicht weiter dargestellten Antriebsmotor in dem Werkzeugrevolver 1 herstellenden Welle 37 getrieblich verbunden. Das Getriebemittel bildende Winkelgetriebe 36 ist in einem Hohlraum 38 eines Gehäuseteils des Werkzeugrevolvers 1 untergebracht, der in dem Ölnebelpfad 19 liegt und mit dem Ringraum 25 in dem Werkzeughalter 8 in Verbindung steht. Der Hohlraum 38 ist über Dichtungen 39a, b, c gegenüber der Atmosphäre abgedichtet, so dass er mit einem Überdruck gegenüber der Atmosphäre in dem Arbeitsraum in dem Bereich 12 beaufschlagt werden kann. Der in 2 strichpunktiert angedeutete Ölnebelpfad 19 verläuft durch den Hohlraum 38 und längs der Spindelverlängerung 30 in den den Ölnebeleinlass in das Werkzeughaltergehäuse 20 bildenden Ringraum 25 des Werkzeughalters 8. Er ist, wie angedeutet, mehrfach verzweigt, um die auf seinem Weg liegenden Lagerstellen 23, 24, 34, 35 und das Winkelgetriebe 36 ebenso wie weitere, bei 40, 41 angedeutete Lagerstellen der Welle 37 bzw. der Werkzeugträgerscheibe 2 mit Schmiermitteln, hier Öl, zu versorgen. Er geht von dem Einlass 18 (1) aus, verzweigt sich in der erforderlichen Weise und führt zu mehreren Auslässe 42, 43 in dem Werkzeughaltergehäuse 20 bzw. in dem Gehäuseteil des Werkzeugrevolvers. Die Auslässe 42, 43 weisen bei der dargestellten Ausführungsform die Gestalt von Bohrungen auf, die Austrittsmittel für kondensiertes Öl bilden, wie dies im Einzelnen noch geschildert werden wird. An die Ausgänge 42, 43 können erforderlichenfalls (nicht weiter dargestellte) Sammelleitungen angeschlossen sein, doch münden sie in der Regel einfach in den Arbeitsraum in dem Bereich 12.
Die konstruktiven Einzelheiten der Gestaltung eines der Auslässe 42, 43 ist anhand eines Auslasses 42 in 3 im Detail veranschaulicht:
Der Ölnebelpfad 19 tritt durch die beiden Wälzlager der Lagerstelle 24 durch und führt über jeweils eine radiale Einlassbohrung 44 in eine zylindrische Kammer 45, die achsparallel zu der Drehachse des Werkzeugs 11 in dem Werkzeughaltergehäuse 20 ausgebildet ist. Die Kammer 45 ist stirnseitig durch ein die Werkzeugspindel 20 umgebendes ringförmiges Deckelteil 46 verschlossen. Die Einlasssbohrung 44 liegt im Bereich des dem Deckelteil 46 benachbarten oberen Ende der Kammer 45, während die den Auslass 42 bildende Radialbohrung in dem Bereich des gegenüber liegenden unteren Endes von der Kammer 45 abgeht.
In der Kammer 45 sind mehrere, in einer gemeinsamen koaxialen Reihe angeordnete Kugeln 47 untergebracht, die von dem auf dem Ölnebelpfad 19 in Pfeilrichtung strömenden Ölnebel nach dem Austritt aus der Lagerstelle 24 umströmt werden. Der Bohrungsdurchmesser der zylindrischen Kammer 45 ist geringfügig, z. B. 0,05 mm, größer als der Kugeldurchmesser, der bei einem Beispiel 5 mm beträgt. Die Oberflächen der Kugeln 47 bilden Kondensationsflächen, auf denen der aus der Lagerstelle 24 austretende Ölnebel kondensiert. Die Anzahl der in Reihe angeordneten Kugeln 47 richtet sich deshalb nach der Ölnebelrestmenge, die die Kammer 45 durchströmt und der maximalen Ölkonzentration, d. h. dem Mischungsverhältnis Öl/Luft.
Prinzipiell erzeugt jede Kugelumströmung ein Druckgefälle, wobei gleichzeitig eine Abkühlung eintritt, so dass eine Kondensierung des Ölnebels stattfindet und eine merkliche Vernebelung des Arbeitsraumes in dem Bereich 12 durch aus dem Auslass 42 austretenden Ölnebel verhindert wird.
Die Kammer 45 und die Kugeln 47 bilden Kondensationsmittel, die in dem Ölnebelpfad 19 liegen und die mit dem Auslass 42 verbunden sind. Anstelle der Kugeln 47 können auch andere Kondensationsflächen oder -einrichtungen treten, bspw. mäanderförmige Umlenkflächen, Labyrinthe oder dergleichen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kondensationsmittel, wie erläutert, in dem Werkzeughaltergehäuse 20 integriert, was besonders einfache Verhältnisse ergibt. Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Kondensationsmittel dem Auslass 42 in Strömungsrichtung des Ölnebelpfads 19 nachgeordnet und an dem Werkzeughaltergehäuse 20 außen befestigt oder getrennt von dem Werkzeughalter 8 oder der Werkzeugträgerscheibe 2 angeordnet sind.
2 zeigt, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Werkzeughalter 8 wenigstens zwei rings um die Spannzange 28 in dem Werkzeughaltergehäuse 20 gleichmäßig verteilt angeordnete Auslässe 42 mit vorgeordneten Kondensationsmitteln in Form von Kammern 45 mit Kugeln 47 aufweist. Es gibt auch Ausführungsformen, bei denen eine größere oder kleinere Anzahl solcher Auslässe mit zugeordneten Kondensationsmitteln vorgesehen ist. Außerdem brauchen die Auslässe und die Kondensationsmittel auch nicht im Bereiche der dem Werkzeug 11 zugewandten Stirnseite des jeweiligen Werkzeughalters angeordnet sein. Dem das Winkelgetriebe 36 enthaltenden Gehäuse-Hohlraum 38 sind, wie bereits erwähnt, ebenfalls Auslässe 43 zugeordnet, denen entsprechende Kondensationsmittel vorgeordnet sind, die bei der dargestellten Ausführungsform wiederum jeweils eine Kammer 45 und Kugeln 47 enthalten. Auch die Zahl dieser Kondensationsmittel richtet sich nach den Bedürfnissen des Einzelfalls, u. a. nach der Größe und Gestaltung des einen Schmiermittelzuführraum bildenden Gehäuseraums 38, der mit der jeweiligen Kammer 45 jeweils über eine Bohrung 50 (2) in Verbindung steht.
4 zeigt einen Ausschnitt der Werkzeugträgerscheibe 2 und des Werkzeugrevolvers 1 nach 1, der im Längsschnitt den Werkzeughalter 9 veranschaulicht. Mit den 1 bis 3 gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert.
Bei dem Werkzeughalter 9 ist die Achse der Werkzeugspindel 22 parallel zu der Werkzeugscheibendrehachse 10 ausgerichtet. Die Werkzeugspindel 22 ist wieder in den beiden voneinander axial beabstandeten Lagerstellen 23, 24 radial und axial gelagert, wobei die Lagerstellen 23, 24 Kugellager enthalten. Das Werkzeughaltergehäuse 20 enthält in diesem Fall aber ein Winkelgetriebe 51, das die Werkzeugspindel 22 mit einer Antriebswelle 52 kuppelt, die durch den Spannzapfen 21 verläuft und in zwei axial voneinander beabstandeten Lagerstellen 53, 54 in dem Spannzapfen 21 bzw. dem Werkzeughaltergehäuse 20 drehbar gelagert ist. Jede der Lagerstellen 53, 54 enthält ein Kugellagerpaar, das die Antriebswelle 52 radial und axial lagert. An die Antriebswelle 52 schließt sich wiederum die koaxiale Wellenverlängerung 30 an, die über die Kupplung 31 mit der Antriebswelle 32 gekuppelt ist.
Der Ölnebelpfad 19, auf dem unter Druck stehender Ölnebel den Innenraum 38 des Revolvergehäuseteils und der Werkzeugträgerscheibe 2 sowie den Innen- oder Hohlraum des Werkzeughaltergehäuses 20 zu den Auslässen 42 bzw. 43 hin durchströmt, ist in 4 der besseren Übersichtlichkeit halber nur teilweise dargestellt. Auf diesem Ölnebelpfad 19 liegen alle Lagerstellen 23, 24, 53, 54, 34, 35 und die Winkelgetriebe 51, 36, wie auch die Lagerstellen 40, 41. Alle Teile werden gleichmäßig mit Ölnebel durchströmt, wobei die verbleibende Restmenge des Ölnebels in den Kammern 45 an den Kugeln 47 kondensiert und in weitgehend kondensierter Form durch die Auslässe 42, 43 nach außen entweicht. Der das Winkelgetriebe 51 aufnehmende Innenraum 56 des Werkzeughaltergehäuses 20 liegt ebenfalls in dem Ölnebelpfad 19. Er ist nach außen hin durch einen Deckel 57 abgedichtet.
5 schließlich veranschaulicht einen insbesondere die Werkzeugträgerscheibe 2 des Werkzeugrevolvers 1 nach 1 mit den beiden zugeordneten Werkzeughaltern 8, 9 veranschaulichenden Ausschnitt in größerem Detail. Bereits anhand der 1 bis 4 erläuterte Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Aus 5 ist mit Deutlichkeit zu entnehmen, dass über den Einlass 18 von der Ölnebelerzeugungseinheit 16 (in 1) in den Ölnebelpfad 19 eingespeister Ölnebel über die Lagerstellen 41, 40, die Winkelgetriebe 36, über die Lagerstellen 24, 23 und 54, 53, bei dem Werkzeughalter 9 über das Winkelgetriebe 51 und schließlich bei beiden Werkzeugträgern 8, 9 über die Lagerstellen 24, 23 und über die Kondensationsmittel 45/47 zu den Auslässen 42 strömt. Dabei werden auch die als Ölnebelzuführräume dienenden Räume 38, 25 etc. von dem Ölnebel durchströmt, von dem Teilmengen durch die Auslässe 43 und die diesen vorgeschalteten Kondensationsmittel abströmen. Der die Lagerstellen und die Getriebemittel durchströmende Ölnebelstrom bewirkt nicht nur die notwendige Schmiermittelversorgung sondern führt gleichzeitig eine Kühlung der Lagerstellen und der Getriebemittel herbei. Außerdem werden die Innenräume (bei 38, 25, 56) der den Ölnebelpfad von dem Einlass 18 bis zu den Auslässen 42, 43 umschließenden Gehäuseteile des Werkzeugrevolvers 1, der Werkzeugträgerscheibe 2 und deren zugehöriger Teile sowie der Werkzeughalter 8, 9 mit Ölnebel unter Druck beaufschlagt, so dass ein Innenüberdruck gegenüber der Atmosphäre vorhanden ist, der eine pneumatische Abdichtung bewirkt und das Eindringen von Verunreinigungen, wie Kühl- oder Schmiermittel, Spänen und dergleichen, wirksam verhindert.
Der erfindungsgemäße Gedanke ist, wie bereits eingangs erwähnt, nicht auf Werkzeughalter mit angetriebenen Werkzeugen beschränkt. Er kann bei Maschinen und insbesondere Werkzeugmaschinen und deren Teilen generell zur Anwendung kommen, bei denen schnell laufende Teile wie Spindeln, Wellen und dergleichen vorhanden sind und es darauf ankommt, eine Wärmeabfuhr von den Lagerstellen und eine pneumatische Abdichtung gegenüber der Umgebung zu erzielen.
Der von der Ölnebel-Erzeugungseinheit 16 erzeugte Ölnebel ist so beschaffen, dass er sich auf dem Weg von dem Einlass 18 bis zu dem jeweiligen Auslass 42, 43 des Ölnebelpfades seine Beschaffenheit nicht wesentlich verändert. Wegen der Nebelform sind nur verhältnismäßig geringe Ölmengen für die Schmierung, Kühlung und pneumatische Abdichtung der Lagerstellen, Getriebemittel, etc. erforderlich. Um eine Größenordnung anzugeben, kann die Ölnebel-Erzeugungseinheit 16 z. B. dazu ausgelegt sein, eine Ölmenge von ca. 1 Liter pro Monat zu verarbeiten.

Claims

Einrichtung an Werkzeugmaschinen, mit wenigstens einem umlaufenden Element, das in zumindest einer in einem Gehäuse angeordneten Lagerstelle (23, 24) drehbar gelagert ist und mit einer Schmiereinrichtung für diese Lagerstelle, durch die die Lagerstelle zumindest zeitweilig mit einem Schmiermittel versorgbar ist, wobei in dem Gehäuse wenigstens ein Schmiermittelpfad (19) ausgebildet ist, der sich von einem Einlass (18) zu einem Auslass (42, 43) erstreckt, die Schmiereinrichtung eine mit dem Einlass (18) in Verbindung stehende Schmiermittelnebel-Erzeugungseinrichtung (16) aufweist, durch die ein Schmiermittelnebel unter Druck in den Schmiermittelpfad einspeisbar ist, der den Schmiermittelpfad bis zum Auslass (42, 43) durchströmt der Auslass (42, 43) mit Kondensationsmitteln (45, 47) für die zu dem Auslass gelangende Restmenge des Schmiermittelnebels in Verbindung steht, und die Kondensationsmittel Austrittsmittel für in den Kondensationsmitteln kondensiertes Schmiermittel aufweisen und das Gehäuse wenigstens einen in dem Schmiermittelpfad liegenden, mit dem durchströmenden Schmiermittelnebel beaufschlagten Gehäuseinnenraum (25, 38) enthält, in dem die Lagerstelle (23, 24) angeordnet ist, wobei die den Schmiermittelpfad umschließenden Gehäuseteile bis auf den Auslass (42, 43) durch Dichtungen (26, 39a, b, c) nach außen abgedichtet sind und in dem Gehäuseinnenraum ein eine pneumatische Abdichtung bewirkender Überdruck des Schmiermittelnebels gegenüber der Atmosphäre aufrecht erhalten ist, wobei der Schmiermittelnebel auf dem Schmiermittelpfad von dem Einlass bis zu dem Auslass seine unveränderte Beschaffenheit behält.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Werkzeughalter (8, 9) mit einem Werkzeughaltergehäuse (20) und einer darin drehbar gelagerten, mit einer Antriebsquelle kuppelbaren Werkzeugspindel (22) aufweist.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (22) an wenigstens zwei axial voneinander beabstandeten, Wälzlagermittel enthaltenden Lagerstellen (23, 24) drehbar gelagert ist und dass der Schmiermittelpfad durch die Wälzlagermittel verläuft.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (22) mit dem Werkzeughaltergehäuse (20) einen die Werkzeugspindel umgebenden Ringraum begrenzt, der in dem Schmiermittelpfad liegt und gleichmäßig mit Schmiermittelnebel (19) beaufschlagbar ist.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Werkzeughaltergehäuse (20) eine Antriebswelle (52) an wenigstens zwei axial voneinander beabstandeten Lagerstellen (53, 54) drehbar gelagert ist, die über Getriebemittel (51) mit der Werkzeugspindel (22) gekuppelt ist und dass auch die Lagerstellen der Antriebswelle in dem Schmiermittelpfad (19) liegen.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermittel (53, 54) der Antriebswelle (52) Wälzlagermittel (19) enthalten, die in dem Schmiermittelpfad liegen.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (52) mit dem Werkzeughaltergehäuse einen Ringraum (25) begrenzt, der in dem Schmiermittelpfad (19) liegt und der gleichmäßig mit Schmiermittelnebel beaufschlagbar ist.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass in dem Werkzeughaltergehäuse koaxial zu der Werkzeugspindel liegend ausgebildet ist.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (bei 25) in dem Werkzeughaltergehäuse koaxial zu der Antriebswelle (52) liegend ausgebildet ist.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen (53, 54) der Antriebswelle (52) und die Lagerstellen (24, 25) der Werkzeugspindel (22) in dem Schmiermittelpfad (19) in Strömungsrichtung des Schmiermittelnebels hintereinander liegend angeordnet sind und dass die Getriebemittel (51) in einem Raum (56) in dem Werkzeughaltergehäuse (20) angeordnet sind, der in dem Schmiermittelpfad liegt.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelpfad (19) verzweigt ist und dass Lagerstellen und/oder Getriebemittel in Zweigen des Schmiermittelpfades liegen.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelpfad einen für alle Verzweigungen gemeinsamen Einlass (18) aufweist.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelpfad (19) mehrere Auslässe (42, 43) aufweist, die mit Zweigen des Schmiermittelpfads in Verbindung stehen.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Werkzeugträger (2) aufweist, in den wenigstens ein Werkzeughalter (8, 9) lösbar eingesetzt ist und dass sich der Schmiermittelpfad (19) durch den Werkzeugträger (2) und den Werkzeughalter (8, 9) erstreckt, und der Werkzeugträger wenigstens einen Schmiermitteleinlass (bei 38) aufweist, mit dem die Schmiermittelnebel-Erzeugungseinrichtung (16) verbunden ist.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsmittel in dem Gehäuse angeordnet sind.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsmittel getrennt von dem Gehäuse angeordnet sind.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (2) wenigstens einen Auslass (50) aufweist, mit dem Kondensationsmittel (45, 47) verbunden sind, die Austrittsmittel (43) für in den Kondensationsmitteln kondensiertes Schmiermittel aufweisen.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Werkzeugträger (2) Antriebsmittel (32, 36, 37) in wenigstens einer Lagerstelle (34, 35, 40) drehbar gelagert sind und der Werkzeugträger (2) wenigstens einen dieser Lagerstelle zugeordneten Schmiermittelzuführraum enthält und dass die Lagerstelle und/oder der Schmiermittelzuführraum in dem Schmiermittelpfad (19) liegen.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel in dem Werkzeugträger angeordnete Getriebemittel (36) enthalten, die in einem Hohlraum (38) in dem Werkzeugträger angeordnet sind, der in dem Schmiermittelpfad (19) liegt.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsmittel wenigstens eine in dem Schmiermittelpfad (19) liegende Kammer (45) aufweisen, die mit den Austrittsmitteln (42, 43) in Verbindung steht und in der von dem Schmiermittelnebel umströmte Kondensationsflächen angeordnet sind.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsflächen an Kugeln (47) angeordnet sind, die in der Kammer (45) angeordnet sind.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (47) in wenigstens einer koaxialen Kugelreihe angeordnet sind, die in der Kammer (45) mit radialem Spiel aufgenommen ist.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsmittel (42, 43) ins Freie münden.
Einrichtung an Werkzeugmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelnebel-Erzeugungseinrichtung (16) zur Erzeugung eines Schmiermittelnebels mit einer Tröpfchengröße von ca. 1,5 μm eingerichtet ist.