PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69432273T2 27.11.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0985496
Titel Werkzeugmaschine
Anmelder Western Atlas Inc., Waynesboro, Pa., US
Erfinder Hykes,Timothy W, Greencastle, US;
Pflager,William W, Waynesboro, US
Vertreter Forstmeyer, D., Dipl.-Chem.Univ.Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 81541 München
DE-Aktenzeichen 69432273
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 29.07.1994
EP-Aktenzeichen 992036608
EP-Offenlegungsdatum 15.03.2000
EP date of grant 12.03.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.11.2003
IPC-Hauptklasse B24B 41/04
IPC-Nebenklasse B23Q 5/10   B23Q 11/12   F16C 32/06   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Werkzeugmaschine in der Form einer Schleifmaschine zur Fertigstellung von Nockenwellen, Kurbelwellen oder ähnlichen Werkstücken gerichtet.

Schleifmaschinenspindeln werden herkömmlicherweise durch Riemen von Induktionsmotoren oder Gleichstrom-(DC)- Motoren angetrieben. Ein Hauptnachteil dieser Motoren ist die Tatsache, daß Riemen verwendet werden müssen, um die Schleifscheibe und die Spindel zu drehen. Riemenkräfte, die der Spindel auferlegt werden, führen zu einem Riemenverschleiß und einer Verschmutzung, ebenso wie zu Drehzahleinschränkungen, mechanischen Unzulänglichkeiten, ebenso wie Schwingungen. Obwohl diese Riemenantriebe aus den niedrigen Herstellungskosten und der einfachen elektrischen Steuerung Nutzen ziehen, sind diese Arten von Riemenantrieben nachteilig, da sie geräuschvoll sind und sich bei Drehzahlen über 3000 U/min abnützen.

US-A-4180946 offenbart einen Werzeughaltespindelaufbau, insbesondere eine Schleifmaschine, die eine Einrichtung zum Halten der Welle der Spindel und einen Motorantrieb, zum Beispiel einen Elektromotor, zum Drehen der Spindel aufweist.

Erfindungsgemäß wird eine Schleifmaschine bereitgestellt, die aufweist: einen Haltekörper, eine rotierende längliche Spindel, die mit einem erste Ende und einem zweiten Ende versehen ist; erste und zweite unbewegliche Lager, wobei jedes Lager einen Abschnitt des ersten Endes oder des zweiten Endes der länglichen Spindel umgibt, die in dem Haltekörper angebracht sind; eine rotierende Schleifscheibe, die mit dem ersten Ende der länglichen Spindel verbunden ist; eine Einrichtung zum Halten eines Werkstücks unmittelbar bei der rotierenden Schleifscheibe; einen Elektromotor, der an dem Haltekörper befestigt ist und mit der länglichen Spindel zusammenwirkt, um sie in Rotation zu versetzen, wobei der Motor mit einem Flüssigkeitskühlmantel zur Kühlung des Motors versehen ist; und ein Flüssigkeitsreservoir;

dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine ferner aufweist: hydrostatische Filmlager, die zwischen den ersten und zweiten unbewegliche Lagern und einem Abschnitt des ersten Endes und des zweiten Endes der länglichen Spindel vorgesehen sind; und ein geschlossenes System, das mehrere Zufuhrleitungen zum Zuführen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir zum hydrostatischen Filmlager und dem Flüssigkeitskühlmantel des Motors aufweist, wobei das geschlossene System ferner Rückleitungen von den hydrostatischen Filmlagern und dem Kühlmantel des Motors zum Flüssigkeitsreservoir aufweist;

und wobei dieselbe Flüssigkeit sowohl dazu verwendet wird, den Motor zu kühlen als auch die Lager zu schmieren und die längliche Spindel vor einer Abnutzung zu schützen.

Hydrostatische Filmlager sind zwischen der Spindel und der Scheibenbasisgehäuse der Schleifmaschine vorgesehen. Dasselbe Fluid, das als das hydrostatische Filmlager verwendet wird, um Wärme von der rotierenden Spindel abzuleiten, wird durch den Motorkühlmantel umgewälzt. Dies hilft dabei, im gesamten mechanischen System einen minimalen Temperaturgradienten aufrechtzuerhalten. Wenn Temperaturunterschiede zwischen Teilen des Mechanismus vorhanden wären, könnten Lagerspiele verschwinden oder der Schleifspindelstock deformiert werden.

Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile angeben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht der motorbetriebenen Werkzeugmaschine dieser Erfindung;

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht des Mechanismus der Fig. 1, die die Befestigung des Motors an der Schleifspindel zeigt, und

Die Fig. 1-3 stellen die mechanische Konfiguration der Schleifscheibe und des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die in den Zeichnungen gezeigte Maschine ist mit einer Scheibenbasis versehen und wird durch eine (nicht gezeigte) Basis oder ein Bett gehalten. Eine Schleifscheibe 18 ist unter Verwendung eines Befestigungsflansches 19 auf einer drehbaren Spindel 5 angebracht. Die Schleifscheibe wird verwendet, um die Außenflächen von Werkstücken 63 zu schleifen, wie Nocken, auf einer Kurbelwelle, Nockenwelle oder ähnlichen Vorrichtungen. Jedoch könnte das Werkzeug genutzt werden, um die Innenflächen verschiedener Werkstücke zu schleifen.

Diese Werkstücke werden durch eine Haltevorrichtung 62 gehalten, die vorgesehen ist, um die Schleifscheibe bezüglich des Werkstücks 63 sowohl auf und ab als auch vor und zurück zu bewegen. Ein rahmenloser Motor 40 mit einem Permanentmagneten aus seltenen Erdmetallen ist in einer freitragenden Weise an der Spindel 5 angebracht. Der Motor weist einen Rotor 13 und einen Stator 14 auf, der in einem Motorrahmen 2 vorgesehen ist, der am Schleifmaschinenmechanismus unter Verwendung mehrerer Schrauben 3 angebracht ist. Eine kreisförmige Endkappe 9 ist am Motorrahmen 2 durch mehrere Schrauben 8 befestigt. Der Rotor 13 ist durch eine Halteklammer 11, die einen Ansatz 15 aufweist, axial an die Spindel 5 geklammert. Die Spindel 5 ist an dieser Halteklammer 11 durch mehrere Schrauben 12 befestigt. Die Spindel 5 weist ebenfalls einen Ansatz 16 auf, der mit der Unterstützung des Ansatzes 15 die Rotation des Rotors 13 auf die Spindel 5 anwendet. Ein Abstandshalter 10 ist zwischen der Halteklammer 11 und einem Ende der Spindel 5 vorgesehen. Federn 66 stellen eine Schubbelastung zwischen den Ansätzen 67, 68 der Spindel 5 bereit. Eine Statormuffe 21 umgibt den äußeren Umfang des Motors und ist mit einem Labyrinth 17 versehen, durch das ein Fluid, wie Öl, fließt, um den Motor zu kühlen. Dieser Ölstrom wird durch eine Pumpe 29, die durch einen Motor 27 angetrieben wird, aus einem Ölreservoir 20 durch eine Leitung 24 zum labyrinth 17 gepumpt. Dieses Öl, das sich nun auf einer erhöhten Temperatur befindet, fließt aus dem Labyrinth 17 durch eine Leitung 25 zu einem Wärmetauscher 30, der die Temperatur des Öls reduziert. Wie in Fig. 1 gezeigt, werden Fluid-Leitungen 31 und 32 verwendet, um ein Fluid, wie Wasser, zur Kühlung des Öls in und aus dem Wärmetauscher 30 zu leiten. Jedoch ist der genaue Typ des verwendeten Wärmetauschers nicht wichtig, und es könnte praktisch jedes Kühlmedium und jeder Wärmetauscher eingesetzt werden. Hydrostatische Fluidfilmlager 41, 42 sind zwischen der Spindel 5 und zwei unbeweglichen Bronzelagern 64, 66 vorgesehen. Jedes der Lager ist mit vier Taschen versehen, die die Scheibenspindel umgeben. Eines der Lager ist nahe dem vorderen Ende der Spindel 5 nahe dem Schleifscheiben-Befestigungsflansch 19 vorgesehen, und das zweite Lager ist nahe dem hinteren Ende der Spindel nahe dem Motor 40 vorgesehen. Diese Lager bestehen aus Öl und werden durch dasselbe Ölreservoir 20 versorgt, das Öl an das Kühlmantellabyrinth 17 liefert. Der Motor 27 treibt eine Pumpe 28 an, um das Öl durch die Leitungen 22 und 23 zu den Lagern 41, 42 zu pumpen. Das Öl wird dann durch einen Ablaufhohlraum 4 fließen, der im Scheibenbasisgehäuse vorgesehen ist. Dieses Öl wird dann durch eine Ablaufleitung 26 und zurück zum Ölreservoir 20 fließen. Da dasselbe Öl aus dem Reservoir 20 sowohl an das Labyrinth 17 als auch an die hydrostatischen Lager 41, 42 geliefert wird, muß nur ein einziger Wärmetauscher 30 verwendet werden. Diese besondere Konfiguration würde das Öl auf einer Temperatur zwischen der Umgebung und annähernd 150ºF (66ºC) halten. Zusätzlich ist der Typ des Öls, das eingesetzten wird, für die vorliegende Erfindung nicht entscheidend. Ein solches Öl, das eingesetzt werden kann, ist Mobil DTE11 Spindelöl.

Es wird folglich zu erkennen sein, daß diese Erfindung eine Werkzeugmaschine bereitstellt, die dieselbe Flüssigkeit sowohl als Schmiermittel als auch als Kühlmittel verwendet.


Anspruch[de]

1. Schleifmaschine, die aufweist:

einen Haltekörper (1);

eine rotierende längliche Spindel, die mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende versehen ist;

erste und zweite unbewegliche Lager (64, 65), wobei jedes Lager einen Abschnitt des ersten Endes oder des zweiten Endes der länglichen Spindel umgibt, die in dem Haltekörper angebracht sind,

eine rotierende Schleifscheibe (18), die mit dem ersten Ende der länglichen Spindel verbunden ist;

eine Einrichtung zum Halten eines Werkstückes unmittelbar bei der rotierenden Schleifscheibe;

einen Elektromotor (40), der an dem Haltekörper befestigt ist und mit der länglichen Spindel zusammenwirkt, um sie in Rotation zu versetzen, wobei der Motor mit einem Flüssigkeitskühlmantel zur Kühlung des Motors versehen ist, und ein Flüssigkeitsreservoir (20);

dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine ferner aufweist:

hydrostatische Filmlager (41, 42), die zwischen den ersten und zweiten unbeweglichen Lagern und einem Abschnitt des ersten Endes und des zweiten Endes der länglichen Spindel vorgesehen sind; und

ein geschlossenes System, das mehrere Zufuhrleitungen zum Zuführen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir zu den hydrostatischen Filmlagern und dem Flüssigkeitskühlmantel des Motors aufweist, wobei das geschlossene System ferner Rückleitungen von den hydrostatischen Filmlagern und dem Kühlmantel des Motors zum Flüssigkeitsreservoir aufweist;

und wobei dieselbe Flüssigkeit verwendet wird, um sowohl den Motor zu kühlen als auch die Lager zu schmieren und die längliche Spindel vor einer Abnutzung zu schützen.

2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, in der jedes geschlossene System eine Leitung (22, 24) aufweist, die mit dem Auslaß einer Pumpe (28, 29) verbunden ist, die Flüssigkeit aus dem Reservoir absaugt, wobei die Pumpen vorzugsweise durch einen gemeinsamen Motor (27) angetrieben werden.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, in dem eines der geschlossenen Systeme einen fluidgekühlten Wärmetauscher (30) aufweist.

4. Maschine nach Anspruch 3, in der der Wärmetauscher in der Flüssigkeitsrückleitung (25) vom Motor (40) angeordnet ist, der die Spindel (5) antreibt, und in der der Wärmetauscher angepaßt ist, durch Wasser gekühlt zu werden.

5. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der die Flüssigkeit im Reservoir ein Öl ist.

6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der der Flüssigkeitskühlmantel des Motors (40) einen Stator aufweist, der in sich einen Labyrinth-Durchgang (17) aufweist, der durch die Kühlmittelflüssigkeit durchflossen wird.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com