DE19748649C2

DE19748649C2 - Vorrichtung zum Schmieren von bewegten Bauteilen

Info

Publication number: DE19748649C2
Application number: DE19748649A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Qandt; Klaus Seemann
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1997-11-04
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2017-11-05
Also published as: DE19748649A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Schmieren von bewegten Bauteilen, z. B. rotierenden Wellen mit sehr kleinen Schmiermittelmengen wie bei der Mikroschmierung, bei welcher die Schmiermittelmenge der Schmierstelle durch eine magnetostriktive Mikropumpe oder ein magnetostriktives Ventil zugeführt wird, deren Ein- und Ausschaltfunktion durch ein bezogen auf sie äußeres Magnetfeld gesteuert wird, welches durch die Bewegung des Bauteiles selbst in magnetische Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil zu deren Betätigung gebracht wird. Die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil ist dabei im Abstand zu dem bewegten Bauteil ortsfest angeordnet, wobei auf dem Bauteil ein Magnet angebracht ist, dessen Feld bei seiner Bewegung mit dem Bauteil in Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil tritt, oder die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil ist auf dem bewegten Bauteil selbst befestigt und der Magnet ist in Abstand dazu ortsfest angeordnet, wobei die Pumpe oder das Ventil bei der Bewegung des Bauteiles mit dem Feld des Magneten in Wechselwirkung tritt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmieren von bewegten Bauteilen, z. B. rotierenden Wel len mit sehr kleinen Schmiermittelmengen wie bei der Mi kroschmierung, bei welcher die Schmiermittelmenge der Schmierstelle durch eine magnetostriktive Mikropumpe oder ein magnetostriktives Ventil zugeführt wird, deren Ein- und Ausschaltfunktion durch ein bezogen auf sie äußeres Magnetfeld gesteuert wird, welches durch die Bewegung des Bauteiles selbst in magnetische Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil zu deren Betätigung gebracht wird.

Die Erfindung befasst sich mit der Schmierung von beweg ten Bauteilen, vorzugsweise rotierenden Wellen mit sehr geringen Schmiermittelmengen, wie sie bei der sogenannten Mikroschmierung gebraucht werden. Ein Verfahren zum Schmieren von bewegten Bauteilen mit sehr kleinen Schmiermittelmengen ist aus der DE 38 23 497 A1 bekannt, wobei die Schmiermittelmenge der Schmierstelle durch eine Mikropumpe zugeführt wird und wobei deren Ein- und Aus schaltfunktion durch ein Feld gesteuert wird, welches durch die Bewegung des Bauteiles selbst in Wechselwirkung mit der Pumpe zu deren Betätigung gebracht wird. Dabei erfolgt der Antrieb der Mikropumpe unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes. Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt, die anstelle eines piezoelektrischen alternativ einen magnetorestriktiven Aktor aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es dabei, eine vorteilhafte Vorrichtung unter Aufteilung ihrer Elemente anzugeben, mit welcher die Schmierung nur bei Bedarf, d. h. nur wenn die Bewegung bzw. die Rotation des Bauelementes wirklich stattfindet, in Gang gesetzt wird. Zur Lösung der Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung vor, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist. Eine weitere, vorteilhafte Lösung der Aufgabe ist im Patentanspruch 2 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Merkmalen der Unteransprüche zu sehen.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß immer nur dann, wenn die Pumpe oder das Ventil durch ge genseitige Lageveränderung in den Feldbereich des Magne ten gelangen, eine bestimmte Menge des Schmiermittels vom Reservoir an die Schmierstelle abgegeben wird und damit eine Schmierung bei Drehung z. B. einer Welle immer sicher gestellt ist. Der Permanentmagnet bietet dabei den weite ren Vorteil der leistungslosen Ansteuerung der Pumpe, was bei der Zugänglichkeit der Vorrichtung, für ihr Gewicht und für ihre Betriebssicherheit von Bedeutung ist.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens werden im folgenden und anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert. Es zeigen dazu

die Fig. 1 und 2 Permanentmagnete auf einem bewegten Teil mit ortsfester magnetortriktiver Mikropumpe,

die Fig. 3 eine magnetostriktive Mikropumpe auf dem be wegten Teil mit ortsfesten Permanentmagnet,

die Fig. 4 eine Vorrichtung wie 3, jedoch mit einem Wech selmagnetfeld;

die Fig. 5 eine Anwendung bei der Werkstückbearbeitung.

Die beschriebene Vorrichtung basiert auf einem Verfahren zum Schmieren von bewegten Bauteilen, z. B. von rotie renden Wellen mit sehr kleinen Schmiermittelmengen wie sie bei der sogenannten Mikroschmierung benötigt werden. Dazu wird die notwendige Schmiermittelmenge der Schmier stelle durch eine magnetorstriktive Mikropumpe oder ein magnetostriktives Ventil zugeführt, deren Ein- und Aus schaltfunktion durch ein, bezogen auf sie, äußeres Mag netfeld gesteuert wird. Dieses wird durch die Bewegung des Bauteiles selbst in magnetische Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil zu deren Betätigung gebracht. Magnetorstriktive Mikropumpen oder -ventile besitzen ei nen magnetostriktiven Aktor, d. h. ein Element, welches sich unter dem Einfluß eines Magnetfeldes in seiner Form oder seiner Lage verändert. Diese Veränderung wird bei Pumpen zum Fördern, bei Ventilen zum Öffnen und Schließen des Ventildurchganges benutzt. Ein zu diesem Zweck geeigneter Aktor kann z. B. eine magnetoreriktive Membrane sein. Das heisst nun, daß der jeweilige Aktor immer dann angeregt wird, wenn die Pumpe oder das Ventil in das Magnetfeld bewegt wird, d. h. der Aktor wird durch das äußere Magnetfeld ferngesteuert. Typische Anwen dungsfelder für das Verfahren können z. B. kleine Turbi nenlaufwerke oder die Werkstückbearbeitung durch Drehen oder Fräsen sein. Vorteilhafterweise erfolgt die Schmie rung dabei immer nur bei Bedarf, d. h. nur dann, wenn die Bewegung oder Rotation wirklich stattfindet.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen nun verschiedene Vorrichtungen in Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens.

Gemäß den Fig. 1 und 2 befinden sich Permanentmagnete 1 und 7 zur Erzeugung von Gleichfeldern auf dem bewegten Teil 2, die Pumpen oder Ventile 3 sind ortsfest instal liert. Das heißt nun, daß die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil 3 im Abstand zu der Weile 2 angeordnet und auf dieser der Magnet 1, 7 angebracht ist, dessen Feld bei seiner Bewegung mit der Welle in Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil tritt.

Gemäß den Fig. 3 und 4 werden umgekehrt Magnetfelder eingesetzt, die ortsfest angeordnet sind und an denen sich die Ventile oder Pumpen 3 auf dem bewegten Teil 2 in der Bewegung bzw. Rotation vorbeibewegen. Das heißt hier, daß die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil 3 auf der Welle 2 selbst befestigt und der Magnet 1,7 in Abstand dazu ortsfest angeordnet ist, wobei die Pumpe oder das Ventil bei der Bewegung der Welle mit dem Feld des Magneten in Wechselwirkung tritt.

Die Fig. 1 zeigt einen Permanentmagneten 1 in Hufeisenform zur Erzeugung eines homogenen magnetischen Gleichfeldes, der auf einer drehbaren Welle 2 angebracht ist und der die mit Abstand von ihm ortsfest angeordnete magneto striktive Mikropumpe 3 oder ein magnetostriktives Ventil bei Drehung der Welle 2 periodisch anregt. Die Pumpe 3 fördet dann Schmiermittel aus einem Schmierstoffreservoir 6 über die Leitung 4 zur Schmierstelle 5. Dabei ist die Anordnung so gewählt, daß sich die Pumpe 2 bzw. das Ven til zwischen den Polen des Hufeisenmagnetes 1 befindet.

Die Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführung der Fig. 1. Hier besteht der Permanentmagnet aus einem Stabmagneten 7, wobei sich die Pumpe 3 bzw. das Ventil periodisch im inhomogenen Feld des Stabmagneten 7 bewegt. Dabei können auch mehrere Magnete 7 über den Umfang der Welle 2 ver teilt sein. Die Pumpenfunktion ist dieselbe wie bei der Fig. 1.

Die Fig. 3 zeigt einen Permanentmagneten 8, der jetzt ortsfest von der Welle 2 angeordnet ist, wogegen die Pumpe 3 oder das Ventil auf der Welle 2 als bewegtem Teil befestigt sind. Hier bewegt sich die Pumpe 3 bei Drehung der Welle 2 am Magneten 8 vorbei, die Funktion ist die gleiche wie vorstehend beschrieben. Die Fig. 4 zeigt eine Modifikation der Fig. 3, wobei der Permanentmagnet durch das magnetische Wechselfeld einer Spule 9 ersetzt ist.

In der Fig. 5 ist ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt, die Werkstückbearbeitung beim Drehen. Ein Drehteil 10 wird mit dem Drehstahl 11 abgedreht, die Schnittstelle 12 soll durch die magnetostriktive Mikro pumpe oder ein entsprechendes Ventil 13 über die Leitung 15 aus einem Reservoir 14 bei der Bearbeitung mit Schmierstoff versorgt werden. Dazu ist der Hufeisenmagnet 16 am Spannfutter 17 des Drehteiles 10 befestigt und dreht sich mit diesem so an der Pumpe vorbei, daß das U des Magneten die Pumpe 13 periodisch umgreift und dadurch deren Aktor betätigt.

Bezugszeichenliste:

1

Permanentmagnet

2

Welle

3

magnetostriktive Pumpe oder Ventil

4

Leitung

5

Schmierstelle

6

Schmierstoffreservoir

7

Permanentmagnete

8

Permanentmagnet

9

Magnetspule

10

Drehteil

11

Drehstahl

12

Schnittstelle

13

magnetostriktive Pumpe oder Ventil

14

Reservoir

15

Leitung

16

Hufeisenmagnet

17

Spannfutter

Claims

1. Vorrichtung zum Schmieren von bewegten Bauteilen, z. B. rotierenden Wellen mit sehr kleinen Schmiermit telmengen wie bei der Mikroschmierung, bei welcher die Schmiermittelmenge der Schmierstelle durch eine magne tostriktive Mikropumpe oder ein magnetostriktives Ven til zugeführt wird, deren Ein- und Ausschaltfunktion durch ein bezogen auf sie äußeres Magnetfeld gesteuert wird, welches durch die Bewegung des Bauteiles selbst in magnetische Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil zu deren Betätigung gebracht wird, dadurch ge kennzeichnet, daß die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil (3, 13) im Abstand zu dem bewegten Bauteil (2, 10) ortsfest angeordnet und auf dem Bauteil (2, 10) ein Magnet (1, 7, 16) angebracht ist, dessen Feld bei seiner Bewegung mit dem Bauteil (2, 10) in Wechselwir kung mit der Pumpe oder dem Ventil (3, 13) tritt.

2. Vorrichtung zum Schmieren von bewegten Bauteilen, z. B. rotierenden Wellen mit sehr kleinen Schmiermit telmengen wie bei der Mikroschmierung, bei welcher die Schmiermittelmenge der Schmierstelle durch eine magne tostriktive Mikropumpe Oder ein magnetostriktives Ven til zugeführt wird, deren Ein- und Ausschaltfunktion durch ein bezogen auf sie äußeres Magnetfeld gesteuert wird, welches durch die Bewegung des Bauteiles selbst in magnetische Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil zu deren Betätigung gebracht wird, dadurch ge kennzeichnet, daß die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil (3) auf dem bewegten Bauteil (2) selbst befestigt und der Magnet (8, 9) in Abstand dazu ortsfest angeordnet ist, wobei die Pumpe oder das Ventil (3) bei der Bewe gung des Bauteiles (2) mit dem Feld des Magneten (8, 9) in Wechselwirkung tritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Magnet ein Permanentmagnet mit einem Gleichfeld ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das magnetische Feld das Gleich- oder Wechselfeld eines Elektromagneten ist.