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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spindelvorrichtung für ein Maschinenwerkzeug.
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Herkömmlich war
ein Maschinenwerkzeug bekannt, das mit einer drehbaren Spindel versehen ist,
auf dessen Spitze ein Werkzeug montiert ist. Insbesondere ist kürzlich ein
Maschinenwerkzeug bekannt geworden, dass der Art aufgebaut ist,
dass ein Ölnebel
durch eine Spitze des Werkzeugs gesprüht wird zum Kühlen und
Schmieren von Werkstücken und
Werkzeug und/oder zum Entfernen von Spänen.
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Ein
Beispiel eines solchen Maschinenwerkzeuges ist in der vorläufigen Japanischen
Patentveröffentlichung
JP P2001-150295 A beschrieben. 12 zeigt
eine Querschnittsseitenansicht eines Hauptteils der herkömmlichen
Spindelvorrichtung 100, die in der obigen Veröffentlichung
offenbart ist.
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Die
Spindelvorrichtung 100 ist eine Vorrichtung vom sogenannten
Einbautyp, bei der eine Spindel 102 und ein Antriebsmotor 103 zum
Drehen der Spindel 102 in einem hohlen zylindrischen Gehäuse 101 angeordnet
sind.
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Ein
oberer Endabschnitt des Gehäuses 101 ist
mit Schraubbolzen 133 an Endhalterungen 104a und 104b befestigt.
Die Endhalterungen 104a und 104b sind mit einer
Verbindung (nicht dargestellt) verbunden, so dass das Gehäuse 101 zusammen
mit der Spindel 102 vertikal bewegt werden kann, wenn die
Verbindung vertikale bewegt wird.
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Das
spitzenseitige (untere) Ende und mittlere Abschnitte der Spindel 102 werden
drehbar getragen durch Lager 105 bzw. 106. Eine
Durchgangsbohrung 102a ist innerhalb der Spindel 102 festgelegt, und
ein Zugstab 107 mit einem bekannten Aufbau ist in die Durchgangsbohrung 102a derart
eingebracht, dass der Zugstab 107 entlang der Mitten-(Rotations-)Achse
der Spindel 102 gleiten kann.
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Ein
spitzenseitiger Endabschnitt des Zugstabes 107 ist lösbar an
den oberen Endabschnitt eines Zugbolzens 121 montiert.
Der Zubolzen 121 ist an das proximale (obere) Ende eines
Werkzeughalters 120 befestigt, der in einer konisch zulaufenden Öffnung 102b montiert
werden kann, die an dem unteren Ende der Spindel 102 ausgebildet
ist. Wenn der Zugstab 107 gezogen wird (d.h. in 12 nach oben bewegt wird),
wird der Zugbolzen 121 fest in den Zugstab 107 eingepasst
durch einen bekannten Klemmmechanismus, so dass der Werkzeughalter 120 und
das darauf montierte Werkzeug 124 nicht von der Spindel 102 abfallen.
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Eine
Durchgangsbohrung 107a ist innerhalb des Zugstabes 107 ausgebildet.
Die Durchgangsbohrung 107a erstreckt sich entlang der Mittenachse des
Zugstabes 107 von dessen unterem Ende zu dessen oberem
Ende. In der Durchgangsbohrung 107a ist eine Ölversorgungsleitung 109 eingebracht, die
sich entlang der Mittenachse der Durchgangsbohrung 107a von
dem oberen Ende der Durchgangsbohrung 107a nach dem unteren
Ende davon erstreckt.
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Ein
Lager 111 ist zwischen der äußeren Oberfläche der Ölversorgungsleitung 109 an
dem unteren Ende davon und der inneren Oberfläche der Durchgangsbohrung 107a vorgesehen,
um die Ölversorgungsleitung 109 bezüglich des
Zugstabes 107 drehbar zu tragen. Das obere Ende der Ölversorgungsleitung 109 ist
mit einer Nebelzufuhreinheit 110 in Verbindung, die in
der Endhalterung 104a auf einer oberen Endseite der Spindel 102 angeordnet
ist.
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Ein
Labyrinthdichtungsabschnitt 123 ist zwischen dem oberen
Ende der Ölversorgungsleitung 109 und
einer Anschlussleitung 122 ausgebildet, die sich von einer
Aufspanneinheit 108 nach oben erstreckt, welche den Zugbolzen 121 hält. Der Ölnebel wird
von der Nebelzuführeinrichtung 110 durch
die Ölversorgungsleitung 109 und
die Flüssigkeitskanäle 122a, 121a, 120a und 124a gespritzt,
die in der Anschlussleitung 122, in dem Zugbolzen 121,
in dem Werkzeughalter 120 bzw. in dem Werkzeug 124 festgelegt
sind, geliefert und von einer Ölausstoßöffnung 125,
die an der Spitze des Werkzeuges 124 ausgebildet ist, versprüht. Um den
Verlust von Ölnebel
an einem Verbindungsabschnitt der Ölversorgungsleitung 109 und
der Anschlussleitung 122 zu verhindern ist der Labyrinthdichtungsabschnitt 123 wie
oben vorgesehen.
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Der Ölnebel ist
eine Mischung von Hochdruckluft und einer geringen Menge von Schneidöl. Daher
könnte
die Labyrinthdichtung nicht wirksam arbeiten und eine erhebliche
Menge an Ölnebel
an dem Labyrinthdichtungsabschnitt (d.h. an dem Abschnitt, an dem
die Ölversorgungsleitung 109 mit
der Anschlussleitung 122 verbunden ist) austreten, was
in einem Mangel an Ölnebel
an der Ölausstoßöffnung 125 des
Werkzeuges 124 resultiert.
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Zusätzlich,
wenn das Lager 111, das sich auf einer Seite des Labyrinthdichtungsabschnittes 123 stromaufwärts befindet,
ein hydrostatisches Gleitlager ist, welches Druckluft zur Schmierung
verwendet, nimmt der Umfang des Luftverbrauchs zu, was zu einer
Erhöhung
der Betriebskosten führt.
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Weiter
kann das von dem unteren Ende der Ölversorgungsleitung 109 ausgetretene Öl innerhalb der
Spindel 102 zurückgehalten
und angesammelt werden. In einem solchen Fall kann sich die Dichtungsleistungsfähigkeit
des Labyrinthdichtungsabschnittes 123 leicht verschlechtern
und eine Störung der
Lager kann leicht auftreten.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Spindelvorrichtung für ein
Maschinenwerkzeug bereitzustellen, bei der der Verlust an Ölnebel unterdrückt und
das ausgetretene Öl
sofort von der Spindel abgeführt
werden kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Spindelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 15. Weiterentwicklungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß der Erfindung
ist eine Spindelvorrichtung für
ein Maschinenwerkzeug vorgesehen, das mit einer Spindel versehen
ist, die einen Werkzeughaltemechanismus aufweist, der mit einem Werkzeughalter
zum Halten eines Maschinenwerkzeuges verbunden ist. Die Spindel
wird derart angetrieben, dass sie sich dreht. Weiter beinhaltet
die Spindelvorrichtung eine Durchgangsbohrung, die in der Spindel
entlang deren Mittenachse ausgebildet ist. Die Durchgangsbohrung
ist mit dem Werkzeughaltemechanismus in Verbindung. Der Werkzeughaltemechanismus
ist mit einem Ölversorgungskanal zum
Leiten des Ölnebels
zu dem Maschinenwerkzeug ausgebildet. Die Spindelvorrichtung beinhaltet auch
einen Zugstab, der in die Durchgangsbohrung eingebracht ist. Das
distale Ende des Zugstabes steht dem Werkzeughaltemechanismus gegenüber. Weiter
ist eine Ölnebelversorgungsleitung
vorgesehen, die durch den Zugstab entlang der Mittenachse des Zugstabes
eingebracht ist. Die Ölnebelversorgungsleitung
ist nicht drehbar bezüglich
der Spindelvorrichtung. Die Ölnebelversorgungsleitung
erstreckt sich von dem proximalen Ende zu dem distalen Ende des
Zugstabes.
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In
einer solchen Spindelvorrichtung ist an dem distalen Ende des Zugstabes
eine mechanische Dichtung vorgesehen. Die mechanische Dichtung ist eine
berührungsfreie
mechanische Dichtung, die ein drehendes und ein nicht drehendes
Element aufweist, die sich gegenüberstehen
ohne sich zu berühren.
Der an dem proximalen Ende der Spindel eingetretene Ölnebel wird über die Ölversorgungsleitung und
den innerhalb dem Werkzeughaltemechanismus ausgebildeten Ölversorgungskanal
in das Werkzeug eingespeist.
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Bei
diesem Aufbau dreht sich die Ölnebelversorgungsleitung
nicht, selbst wenn sich die Spindel und der Zugstab mit einer hohen
Geschwindigkeit drehen, und daher wird der in der Ölnebelversorgungsleitung
fließende Ölnebel nicht
aufgrund der Zentrifugalkraft in das Öl und die Luft getrennt.
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Weiter
kann durch Bereitstellen der mechanischen Dichtung Austreten des Ölnebels
in einem Abschnitt, in dem die sich nicht drehende Ölversorgungsleitung
und das sich drehende Teil einschließlich des Werkzeuges verbunden
sind, wirksam verhindert werden. Daher kann der Ölnebel ohne nennenswerten Verlust
davon zur Spitze des Werkzeuges geliefert werden.
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Wahlweise
kann das drehende Element an dem Zugstab befestigt sein und das
nicht drehende Element an den Werkzeughaltemechanismus befestigt
sein.
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Daher
berühren
sich das sich drehende Element und das sich nicht drehende Element
nicht. Somit kann Verschlechterung aufgrund von Abnutzung des Dichtungselementes
verhindert werden.
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Weiter
kann wahlfrei die mechanische Dichtung ein Dichtungselement mit
der Dichtungsfläche und
ein Aufhängungsmittel
zum elastischen Aufhängen
des Dichtungselementes an den Zugstab, so dass das Dichtungselement
in einer Richtung parallel zu einer Mittenachse der Spindel bewegbar
ist, beinhalten.
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Bei
einer Ausführungsform
ist das Aufhängemittel
eine Balgfeder. In einer anderen Ausführungsform kann das Aufhängungsmittel
eine ringförmige Membran
sein. Selbstverständlich
kann jede geeignete Abwandlung des Aufhängungsmittels als eine Abwandlung
innerhalb des Umfangs der Erfindung betrachtet werden. Mit der Verwendung
der Membran kann die Länge
in der axialen Richtung verringert werden. Das bedeutet, dass die
Spindelvorrichtung in der axialen Richtung der Spindel verkleinert
werden kann.
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Insbesondere,
wenn die Membran verwendet wird, kann ein innerer Randabschnitt
der Membran an den Zugstab angebracht sein, und der äußere Randabschnitt
der Membran ist an das Dichtungselement angebracht.
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Mit
diesem Aufbau kann der Austritt von Ölnebel in diesem Abschnitt
verhindert werden.
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Optional
oder alternativ kann die Membran mit einer gerillten Form ausgebildet
sein.
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Wenn
der Druck des Ölnebels,
der mit der Druckluft geliefert wird, relativ hoch ist, wird bevorzugt
eine relativ dicke Membran verwendet. Mit Verwendung der gerillten
Form kann die notwendige Elastizität erhalten werden, obwohl die
Dicke der Membran vergrößert wird.
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In
einem besonderen Fall können
die Furchen der gerillten Membran koaxial angeordnet sein. Mit Verwendung
einer solchen gerillten Membran kann eine Federkonstante in axialer
Richtung verringert werden und eine bewegliche Menge des Dichtungselementes
in axialer Richtung kann erhöht
werden.
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Weiter
kann optional die innere Oberfläche des
Zugstabes, die der mechanischen Dichtung gegenübersteht, konisch zulaufend
sein, so dass der Durchmesser der inneren Wand in Richtung der unteren
Position zunimmt. Optional oder alternativ ist die innere Oberfläche des
Zugstabes, die der mechanischen Dichtung gegenübersteht, mit zumindest einer
spiralförmigen
Rille ausgebildet.
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Bei
solchen Anordnungen geht der auf der inneren Wand des der mechanischen
Dichtung gegenüberstehenden
Zugstabes angesammelte Ölnebel
entlang der sich verjüngenden
Oberfläche und/oder
der spiralförmigen
Rille und kann sofort abgeführt
werden. Somit wird der Ölnebel
nicht zu der Ölversorgungsseite
zurückströmen.
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Weiter
ist die Spindel optional mit einem Ableitungskanal versehen, durch
den ein Innenraum der Spindel und das Äußere miteinander in Verbindung sind,
und der auf der inneren Oberflä che
des der mechanischen Dichtung gegenüberstehenden Zugstabes angesammelte Ölnebel wird
durch den Ableitungskanal nach außen abgeführt.
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Mit
diesem Aufbau bleibt der Ölnebel
kaum innerhalb der Spindel.
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Weiter
kann die Spindelvorrichtung auch ein Versetzungsmittel beinhalten,
das die Ölnebelversorgungsleitung
in einer Richtung parallel zu der Mittenachse der Spindel bewegt.
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Mit
diesem Aufbau kann die mechanische Dichtung vor Beschädigung geschützt werden
durch vorhergehendes Anheben der Ölnebelversorgungsleitung, wenn
der Werkzeughalter gelöst
wird. Weiter hat der in dem Werkzeughalter ausgebildete Ölkanal optional
einen Abschnitt größeren Durchmessers, der
entlang der Mittenachse davon zwischen Abschnitten geringeren Durchmessers
angeordnet ist, und ein elastisches Element mit einem elastischen Material,
in dem ein elastischer Ölkanal
vorgesehen ist mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich
dem Durchmesser der Abschnitt geringeren Durchmessers ist, ist in
den Abschnitt größeren Durchmessers
eingebracht.
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Bei
diesem Aufbau sammelt sich der Ölnebel kaum
in dem Abschnitt größeren Durchmessers
und fließt
gleichmäßig zu dem
Werkzeug.
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In
einem besonderen Fall kann das elastische Element aus einem synthetischen
Harz gemacht sein. Alternativ kann das elastische Element ein ausziehbares
Rohr sein. Gemäß einer
anderen Erscheinung der Erfindung wird eine Spindelvorrichtung für ein Maschinenwerkzeug
bereitgestellt, die versehen ist mit: einer Spindel, die derart
angetrieben wird, dass sie sich dreht, wo bei die Spindel eine sich entlang
der Rotationsachse davon erstreckende erste Durchgangsbohrung aufweist;
einem an das distale Ende der Spindel befestigten Werkzeughalter,
wobei der Werkzeughalter einen sich entlang der Rotationsachse der
Spindel erstreckenden ersten Ölkanal aufweist;
einem an das distale Ende des Werkzeughalters zu befestigenden Maschinenwerkzeug,
wobei das Maschinenwerkzeug einen zweiten Ölkanal aufweist, der mit dem
ersten Ölkanal
in Verbindung ist; einem in die erste Durchgangsbohrung eingesetzten Zugstab,
wobei der Zugstab eine sich entlang der Rotationsachse der Spindel
erstreckende zweite Durchgangsbohrung aufweist; einer Ölversorgungsleitung, die
drehbar in der zweiten Durchgangsbohrung getragen wird von zumindest
einem Lager der art, dass die Ölversorgungsleitung
sich nicht dreht gegenüber der
Spindelvorrichtung, wobei die Ölversorgungsleitung
einen sich entlang der Rotationsachse der Spindel erstreckenden
dritten Ölkanal
aufweist; und einer mechanischen Dichtung vom berührungsfreien
Typ, die zwischen der Ölversorgungsleitung
und dem Werkzeughalter derart vorgesehen ist, dass der in die Ölversorgungsleitung
eintretende Ölnebel über die mechanische
Dichtung zu dem ersten Ölkanal
geleitet wird.
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Weitere
Merkmale und Zweckmäßigkeiten der
Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der beigefügten Figuren.
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Von
den Figuren zeigen:
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1 eine Querschnittsseitenansicht
einer Spindelvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine vergrößerte Querschnittseitenansicht
eines Hauptteils der in 1 dargestellten
Spindelvorrichtung;
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3 eine vergrößerte Querschnittseitenansicht
eines mechanischen Dichtungsabschnittes gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 eine vergrößerte Querschnittseitenansicht
eines Hauptteils einer Spindelvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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5 eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht
des mechanischen Dichtungsabschnittes gemäß der zweiten Ausführungsform;
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6A eine Ansicht von unten
eines Dichtungsblocks der mechanischen Dichtung, die entlang der
in den 3 und 4 dargestellten Linie B-B
angesehen wird;
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6B eine Querschnittsseitenansicht
der mechanischen Dichtung, die entlang einer Linie VIb-VIb aus 6A aufgenommen ist;
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6C eine Ansicht von unten
des Dichtungsblocks einer weiteren beispielhaften mechanischen Dichtung,
die bei der ersten und der zweiten Ausführungsform verwendet werden
kann;
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6D eine Ansicht von unten
eines Dichtungsblocks der mechanischen Dichtung gemäß eines
weiteren Beispiels einer mechanischen Dichtung;
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6E eine Querschnittsansicht
der mechanischen Dichtung, die entlang einer Linie VIe-VIe aus 6D aufgenommen ist;
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6F eine Ansicht von unten
eines Dichtungsblocks eines weiteren Beispiels, dass bei der ersten
und der zweiten Ausführungsform
verwendet werden kann;
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6G eine Seitenansicht des
in 6F dargestellten
Dichtungsblocks;
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7 ein Diagramm, das den
Druckgradienten über
einen Durchmesser des Dichtungsblocks der mechanischen Dichtung
veranschaulicht;
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8 eine Querschnittsseitenansicht
einer Spindelvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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9 eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht
eines Hauptteils der in 8 dargestellten Spindelvorrichtung;
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10 eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht
des Werkzeughalters, der bei der ersten und der zweiten Ausführungsform
verwendet werden kann;
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11 eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht
des Werkzeughalters, der bei der dritten Ausführungsform verwendet werden
kann; und
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12 eine Querschnittsseitenansicht
eines Beispiels einer herkömmlichen
Spindelvorrichtung.
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Im
Folgenden werden einige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
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1 zeigt eine Querschnittsseitenansicht einer
Spindelvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
Spindelvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung vom sogenannten
Einbautyp, die ein hohles zylindrisches Gehäuse 2 aufweist, dass
eine Spindel 3 und einen Antriebsmotor 4 zum Antreiben
der Spindel 3 aufnimmt. Radiallager 5 und 6 sind
vorgesehen zum Stützen
eines Spitzenendabschnittes (d.h. einem unteren Endabschnitt) bzw.
eines mittleren Abschnittes der Spindel 3, so dass die
Spindel 3 drehbar bezüglich
des Gehäuses 2 ist.
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Eine
Durchgangsbohrung 3d ist in der ganzen Spindel 3 ausgebildet.
Die Durchgangsbohrung 3d erstreckt sich in einer axialen
Richtung der Spindel 3. Es sollte bemerkt werden, dass
die Mittenachse der Spindel 3 mit der Rotationsachse davon
zusammenfällt.
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Auf
einer spitzen Endfläche
der Spindel 3 ist eine Halteraufnahmeöffnung 3a ausgebildet,
die eine konisch zusammenlaufende innere Oberfläche aufweist. In anderen Worten
ist. der untere Endabschnitt der Durchgangsbohrung 3a sich
verjüngend
ausgebildet. In der Halteraufnahmeöffnung 3a kann ein Schaf tabschnitt
eines Werkzeughalters 13 mit einer kegelstumpfartigen abgeschrägten Form
genau eingepasst werden. Das bedeutet, dass die äußere Oberfläche des Schaftabschnittes dicht
an der inneren Oberfläche
der Halteraufnahmeöffnung 3a anliegt,
wenn der Schaftabschnitt des Werkzeughalters 3 in die Halteraufnahmeöffnung 3a eingebaut
ist.
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Auf
der Spindel 3 ist in einem mittleren Abschnitt zwischen
den zwei Radiallagern 5 und 6 ein Rotor 4a befestigt,
während
ein Stator 4b an die innere Oberfläche des Gehäuses 2 befestigt ist.
Der Rotor 4a und der Stator 4b stehen sich gegenüber und bilden
den Motor 4. Durch den Motor 4 kann die Spindel 3 derart
angetrieben werden, dass sie sich dreht.
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Ein
oberer Abschnitt der Durchgangsbohrung 3d hat eine zylindrische
Form, in die ein sich von dem oberen Endabschnitt der Durchgangsbohrung 3d zu
dem spitzen Ende davon erstreckender Zugstab 9 eingesetzt
ist. Der Zugstab hat einen bekannten Aufbau und ist derart angeordnet,
dass er entlang der axialen Richtung (d.h. der Auf- und Ab-Richtung in 1) der Durchgangsbohrung 3d gleiten
kann. An dem spitzenseitigen Ende der Spindel 3 ist auf
der unteren Seite des Zugstabes 9 ein Spannfuttermechanismus 10 angeordnet.
Der Spannfuttermechanismus 10 dient dem Halten des Werkzeughalters 13. Auf
einer inneren Oberfläche
der Spindel 3 in dem oberen Endabschnitt davon ist eine
Schraubenfeder 11 vorgesehen. Der Zugstab 9 ist
derart federgelagert, dass er sich in einer Richtung bewegt, in
die der Zugstab 9 zurückgezogen
ist (d.h. in der Richtung, in der der Zugstab 9 sich in 1 aufwärts bewegt) bezüglich der
Spindel 3.
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Ein
Bearbeitungswerkzeug 12 (z.B. ein Bearbeitungsbit) ist
an dem Spitzenende (d.h. unteres Ende) des Werkzeughalters 13 montiert.
Ein Zugbolzen 14 ist an dem proximalen Ende (d.h. dem oberen Ende
in 1) des Werkzeughalters 13 befestigt. Durch
einen bekannten Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) wird der
Zugstab 9 mit dem Spannfuttermechanismus 10 derart
angetrieben, dass er sich in 1 aufwärt/abwärts bewegt.
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Wenn
der Zugstab 9 in der Aufwärtsrichtung in 1 bewegt wird, hält der Spannfuttermechanismus 10 den
Zugschaft 14 des Werkzeughalters 13 über Stahlkugeln 16,
wodurch das Werkzeug sicher an der Spitze der Spindel 3 befestigt
ist.
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In
dem Zugschaft 14, in dem Werkzeughalter 13 und
in dem Werkzeug 12 sind Ölkanäle 14a, 13a bzw. 12a entlang
der Rotationsachse davon ausgebildet. An dem spitzenseitigen (unterem)
Ende des Werkzeuges 12 ist ein Schneidezahn ausgebildet,
in dessen Nähe
eine Ölablassöffnung festgelegt
ist, die mit dem Ölkanal 12a in
Verbindung steht.
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Eine
Durchgangsbohrung 9a ist in dem ganzen Zugstab 9 entlang
der Mittenachse davon von dem oberen Ende bis zu dem unteren Ende
ausgebildet. In der Durchgangsbohrung 9a ist eine Ölversorgungsleitung 20,
durch die Ölnebel
zu der Ausstoßöffnung 15 geliefert
wird, so angeordnet, dass sie sich nicht dreht, selbst wenn der
Zugstab 9 sich dreht.
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Insbesondere
ist ein innerer Ring eines Radiallagers 22 eingesetzt und
befestigt an das untere Ende der Ölversorgungsleitung 20 mit
einer Spannmutter 23, und der äußere Ring davon ist eingebaut und
befestigt an die innere Oberfläche
einer Hülse 22a.
Die äußere Oberfläche der
Hülse 22a ist
in die innere Oberfläche
des Zugstabes 9 so eingebaut, dass sie gleiten kann. Mit
diesem Aufbau wird das Spitzenende der Ölversor gungsleitung drehbar
derart gestützt,
dass sie in der radialen Richtung davon nicht taumeln kann (siehe 2 und 3).
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Die äußere Oberfläche 23a der
Spannmutter 23 und die innere Oberfläche 22b der Hülse 22a bilden
eine Labyrinthdichtung 23c, die verhindert, dass Ölnebel und
Staub in das Innere des Radiallagers 22 eindringt (siehe 3).
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Ein
Dichtungsblock 30a mit einer zylindrischen Form ist an
die Ölversorgungsleitung 20 an den
unteren Endabschnitt davon angebracht. Die innere Oberfläche des
Dichtungsblocks 30a ist in engem Kontakt mit der äußeren Oberfläche der Ölversorgungsleitung 20 und
wird in der äußeren Oberfläche der Ölversorgungsleitung 20 derart
geführt,
dass sie in axialer Richtung davon gleitet. An dem Spitzenendabschnitt
des Zugstabes 9 ist eine Verbindungsleitung 21 mit
Herausfallsicherungsstiften 24 befestigt.
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Mit
diesem Aufbau sind der Ölkanal 20a,
der in der Ölversorgungsleitung 20 entlang
der Mittenachse davon ausgebildet ist, der Ölkanal 30b, der in dem
Dichtungsblock 30a entlang der Mittenachse davon ausgebildet
ist, der Ölkanal 21a,
der in der Anschlussleitung 21 entlang der Mittenachse
davon ausgebildet ist, und der Ölkanal 14a,
der in dem Zugschaft 14 entlang der Mittenachse davon ausgebildet ist,
linear angeordnet und stehen in dieser Reihenfolge in Verbindung.
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Es
sollte bemerkt werden, dass der Dichtungsblock 30a (nicht
drehender Teil) und die obere Endfläche 21b der Verbindungsleitung 21 (drehender Teil)
sich gegenüberstehen,
wobei ein berührungsloser
Zustand aufrechterhalten wird, und eine kontaktlose mechanische
Dichtung 30 bilden. Die mechanische Dichtung 30 hindert
die Flüssigkeit
(Ölnebel), die
in den Kanälen 21a und 30b fließt, daran,
in dem Zwischenraum zwischen dem Dichtungsblock 30a und
der oberen Endfläche 21b der
Verbindungsleitung 21 in radialer Richtung auszutreten
(siehe 2 und 3).
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Die 6A und 6B zeigen die mechanische Dichtung 30 gemäß der ersten
Ausführungsform.
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Wie
in den Zeichnungen dargestellt ist auf einer Dichtungs-(Boden-)Fläche 30c des
Dichtungsblocks 30a eine Mehrzahl (z.B. 8) von sich radial
erstreckenden Rillen 30d ausgebildet. Jede Rille 30d steht
mit dem Ölkanal 30b in
Verbindung, aber erreicht nicht das Äußere des Dichtungsblocks 30a.
Mit diesem Aufbau bilden die Dichtungsfläche 30c und die obere
Endfläche 21b der
Verbindungsleitung 21 ein hydrostatisches Axiallager.
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Der
Dichtungsblock 30a ist aufgehängt an dem unteren Ende einer
Balgfeder 60, dessen oberes Ende an dem unteren Ende der
Spannschraube 23 befestigt ist. In einem Zustand, in dem
der Druck des in dem Ölkanal 20a fließenden Ölnebels
gleich dem atmosphärischen
Druck (anfänglicher
Zustand) ist, wird ein winziger Zwischenraum zwischen der Dichtungsfläche 30c (Bodenfläche) des
Dichtungsblockes 30a und der oberen Endfläche 21b der
Anschlussleitung 21 gebildet, oder sie berühren sich.
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Mit
diesem Aufbau kann der Dichtungsblock 30a in der axialen
Richtung gleiten. Wenn der Ölnebel
mit einem Einheitsdruck P an den Ölkanal 30b mit einer
Querschnittsfläche
A1 geliefert wird, wird eine Abwärtskraft
an eine innere Endfläche 30e des
Dichtungsblocks 30a angelegt. Die Kraft wird berechnet als
(A2-A1)xP, wobei A2 eine Fläche
der inneren Endfläche 30e bezeichnet.
Aufgrund des Druckes P des Ölnebels
tritt eine Aufwärtskraft
zum Vergrößern des
Zwischenraumes zwischen der Dichtungsfläche 30c und der oberen
Endfläche 21b auf
durch einen Druck des Ölnebels
in dem Raum zwischen der Dichtungsfläche 30c und der oberen
Endoberfläche 21b der
Anschlussleitung 21. In 7 ist
die resultierende Druckverteilung des Ölnebels über den Durchmesser der Dichtungsfläche 30c angegeben.
Die Abwärtskraft
und die oben beschriebene Aufwärtskraft halten
sich im Gleichgewicht, wodurch die Menge des an der mechanischen
Dichtung 30 in radialer Richtung austretenden Ölnebels
gut unterdrückt wird.
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Weiter
wird gemäß der Ausführungsform
die Balgfeder 60 zum Aufhängen der Dichtungsblocks 30a an
der Ölversorgungsleitung 20 verwendet.
Da ein Zwischenraum zwischen dem oberen Endabschnitt des Dichtungsblocks 30a und
der Umfangsoberfläche
der Ölversorgungsleitung 20 umfasst
wird durch die Balgfeder 60 wie in 3 gezeigt, wird der Ölnebel nicht von einem anderen
Abschnitt als der mechanischen Dichtung 30 austreten.
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Eine
innere Oberfläche
des Zugstabes 9 ist in dem der Balgfeder 60 und
dem Dichtungsblock 30a gegenüberliegenden Abschnitt derart
ausgebildet, dass er ein kegelförmiger
Abschnitt (kegelstumpfförmiger
Abschnitt) 61 mit einem größeren Durchmesser in einem
unteren Abschnitt ist. Eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Ölkanälen 9b ist
auf dem Zugstab 9 in einem Bereich ausgebildet, der der
oberen Endfläche 21b der
Anschlussleitung 21 (oder der unteren Endfläche 30c)
des Dichtungsblocks 30a) entspricht. Ein inneres Ende jedes Ölkanals 9b steht
mit dem innerhalb dem sich verjüngenden
Abschnitt 61 festgelegten Raum in Verbindung, und ein äußeres Ende
jedes Ölkanals 9b steht
mit einem entsprechenden einer Mehrzahl von Ölableitungskanälen 62 in
Verbindung, die auf der Spindel 3 ausgebildet sind (siehe 2 und 3). Mit diesem Aufbau kann das von der
mechanischen Dichtung 30 in den sich verjün genden
Abschnitt 61 ausgetretene Öl durch die Ölkanäle 9b und 62 aus
der Spindelvorrichtung 1 abgeleitet werden.
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Wie
in 2 dargestellt ist
eine Schraubenfeder 25 derart vorgesehen, dass sie den
oberen Abschnitt der Anschlussleitung 21 umgibt, so dass
die Schraubenfeder 25 die Stifte 24 nach unten
bezüglich
des Zugstabes 9 zwingt, wodurch die Anschlussleitung 21 nach
unten vorgespannt wird. Das untere Ende der Anschlussleitung 21 drückt ein
Dichtungselement 26, das unterhalb der Anschlussleitung 21 vorgesehen
ist, gegen die obere Fläche
des Zugbolzens 14. Daher wird der Austritt von Ölnebel von
einer Verbindung zwischen der Anschlussleitung 21 und dem
Zugbolzen 14 verhindert. Weiter ist ein O-Ring 28 angebracht
zwischen der Umfangsoberfläche
der Anschlussleitung 21 und der inneren Oberfläche des
Zugstabes 9, wodurch der Austritt von Ölnebel an dieser Stelle auch
verhindert werden kann.
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Das
obere Ende des Gehäuses 2 ist
an der Endhalterung 31 über
ein Trägerelement 32 mit Schraubbolzen 33 befestigt.
Der obere Endabschnitt der Ölversorgungsleitung 20 ist
durch eine in dem Trägerelement 32 ausgebildete
Durchgangsbohrung 32a eingesetzt, und dann mit dem Ölversorgungsabschnitt 34,
der auf der Endhalterung 31 ausgebildet ist, verbunden.
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O-Ringe 35 und 36 sind
zwischen der äußeren Oberfläche der Ölversorgungsleitung 20 und
der inneren Oberfläche
der Durchgangsbohrung 32a vorgesehen, wodurch der Austritt
an Ölnebel
verhindert werden kann mit einem engen Kontakt dazwischen. Ein Befestigungsstift 37 ist
fest in ein Loch eingesetzt, das radial in dem Trägerelement 32 ausgebildet
ist, und die Spitze des Befestigungsstiftes 37 greift in
eine auf der umfangsseitigen Oberfläche des obere Endes der Ölversorgungsleitung 20 ausgebildete
Vertiefung ein, wodurch die Ölversorgungsleitung 20 nicht
von dem Trägerelement 32 herunterfallen
wird.
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Daher
ist das obere Ende der Ölversorgungsleitung 20 so
an das Trägerelement 32 befestigt,
dass es sich nicht in der Auf/Abwärtsrichtung bewegt. Weiter
wird das obere Ende der Ölversorgungsleitung 20 so
gehalten, dass die radiale Bewegung davon innerhalb eines Bereichs
erlaubt ist, in dem die O-Ringe 35 und 36 elastisch
deformiert werden.
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Im
Folgenden wird die Ölnebelversorgung
in der Spindelvorrichtung beschrieben werden. Der von einer Ölnebelversorgungsvorrichtung
(nicht dargestellt) an den Ölversorgungsanschluss 34 der
Endhalterung 31 gelieferte Ölnebel wird in die Anschlussleitung 21 durch
den Ölkanal 20a der Ölversorgungsleitung
eingebracht.
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Wenn
die Spindel 3 von dem Motor 4 gedreht wird, dreht
sich auch der Zugstab 9 zusammen mit der Spindel 3.
Da jedoch die Ölversorgungsleitung 20 innerhalb
des Zugstabes 9 von dem Radiallager 22 gestützt wird,
so dass sie bezüglich
des Zugstabes 9 drehbar ist, dreht sich die Ölversorgungsleitung 20 nicht,
selbst wenn sich die Spindel 3 und der Zugstab 9 drehen.
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Mit
diesem Aufbau wird der sich entlang des Ölkanals 20a innerhalb
der Ölversorgungsleitung 20 bewegende Ölnebel nicht
durch die Zentrifugalkraft aufgrund der Drehung der Spindel 3 beeinflusst
werden. Daher wird gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Ölnebel
(d.h. das Schneidöl
und die Hochdruckluft) in dem Ölkanal 20a nicht
getrennt werden, selbst wenn das Ölversorgungsrohr 20 (d.h.
die axiale Länge
der Spindel 3) relativ lang ist.
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Mit
der Luft, die zusammen mit dem Ölnebel von
dem unteren Ende der Ölversorgungsleitung 20 zu
der Anschlussleitung geliefert wird, wird ein Druck an die innere
Endfläche 30e des
Dichtungsblockes 30a angelegt. Mit diesem Druck rutscht
der Dichtungsblock 30a nach untern. Der Ölnebel kann
durch einen winzigen Raum zwischen der äußeren Oberfläche der Ölversorgungsleitung 20 und
der inneren Oberfläche
des Dichtungsblockes 30a austreten. Jedoch ist, wie oben
beschrieben, dieser Abschnitt mit der Balgfeder 60 bedeckt
und der Ölnebel
wird nicht aus der Balgfeder 60 austreten.
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In
dieser Phase wird die Luft an die Vielzahl von Rillen 39d geliefert,
die auf der Dichtungsfläche (untere
Oberfläche) 30c des
Dichtungsblockes 30a ausgebildet sind. Dann wird ein Abstand
zwischen der Dichtungsfläche 30c und
der oberen Oberfläche 21b der
Anschlussleitung 21 innerhalb eines Bereiches von wenigen μm bis mehreren
10μm gehalten, wodurch
der Austritt von Ölnebel
in den Innenraum des Zugstabes 9 verhindert werden kann.
Weiter werden mit diesem Aufbau weder der Dichtungsblock 30a noch
die Anschlussleitung 21 abgenützt werden, da die Dichtungsfläche 30c die
obere Oberfläche
der Anschlussleitung 21 nicht berührt.
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Der
in die Anschlussleitung 21 eingetretene Ölnebel geht
weiter durch den Ölkanal 14a des
Zugbolzens 14, den Ölkanal 13a des
Werkzeughalters 13 und den Ölkanal 12a des Werkzeuges,
und wird von der Ölausstoßöffnung 15 abgegeben.
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Der
Dichtungsblock 30a wird durch die Balgfeder 60 derart
gehalten, dass er gleiten kann. Daher kann der Dichtungsblock 30a mit
einem kleinen von dem Ölnebel
bereitgestellten Druck in axialer Richtung gleiten, und ein geeigneter
Zwischenraum kann zwischen der Dichtungsfläche 30c und der oberen Endfläche 21b der
Anschlussleitung 21 bereitgestellt werden.
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Der Ölnebel,
der in geringem Maße
von der mechanischen Dichtung 30 oder dem Raum zwischen
der Dichtungsfläche 30c und
der oberen Endfläche 21b austritt,
wird in einem unteren Endabschnitt des sich verjüngenden Abschnittes 61 angesammelt.
Der angesammelte Ölnebel
wird sofort von der Spindel 3 über den Ölkanal 9b und den
in der Spindel 3 ausgebildeten Ölableitungskanal 62 nach außen abgeführt.
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Es
sollte bemerkt werden, dass anstelle der Balgfeder 60a eine
Schraubenfeder verwendet werden kann zum Halten des Dichtungsblockes 30a.
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Anstelle
der in 6A dargestellten
Rillen 30d kann eine Vertiefung 30f, die ein koaxial
vertiefter Abschnitt ist, wie in 6C dargestellt,
auf der Dichtungsoberfläche 30c des
Dichtungsblockes 30a ausgebildet sein.
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Die 6D und 6E zeigen eine weitere Abwandlung der
Dichtungsfläche 30c. 6D ist eine Ansicht von
unten der Dichtungsfläche 30c,
und 6E ist ein Querschnitt
entlang der Linie E-E in 6D.
In dieser Abwandlung sind neben dem Kanal 30b auch eine
Vielzahl von kleinen Durchgangsbohrungen 30g koaxial angeordnet.
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Die 6F und 6G zeigen einen Aufbau der oberen Endfläche 21B der
Anschlussleitung 21. Wie in 6F dargestellt
ist eine Mehrzahl von Rillen 21g in einem Randabschnitt
auf der oberen Endfläche 21b ausgebildet.
Wie in 6G dargestellt
hat jede Rille 21g eine geneigte Fläche, so dass, wenn sich die
Anschlussleitung 21 dreht, dadurch ein kinetischer Druck erzeugt
wird. Wenn diese obere Oberfläche
als die obere Endfläche 21b verwendet
wird, kann die Dichtungsfläche 30c eine
ebene Fläche sein,
wobei nur der Kanal 30b vorgesehen ist.
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Es
sollte bemerkt werden, dass das die oben beschriebenen Strukturen
der mechanischen Dichtung 30 nur Beispiele sind, und irgendwelche
anderen Strukturen, die ein hydrostatisches Axiallager bilden, können verwendet
werden.
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Die 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diejenigen Elemente, die gleich denen
bei der ersten Ausführungsform
sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung
davon wird ausgelassen werden.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
wird der Dichtungsblock 30a von einer aus einem elastischen
Material ausgebildeten ringförmigen
Membran 63 getragen, die an das untere Ende der Spannmutter 23 befestigt
ist. Insbesondere ist die Spannmutter 23 derart ausgebildet,
dass sie einen hohlen zylindrischen Abschnitt 23d aufweist,
der sich zur Seite des Dichtungsblockes 30a erstreckt.
Die Membran 63 ist an die untere Endseite des zylindrischen
Abschnittes 23d der Spannmutter 23 befestigt.
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Ähnlich zu
der ersten Ausführungsform
dreht sich der Dichtungsblock 30a nicht, selbst wenn sich der
Zugstab 9 dreht. Mit diesem Aufbau kann der Dichtungsblock 30a in
axialer Richtung leicht angehoben werden, selbst wenn ein niedriger
Druck an die innere Endfläche 30e angelegt
wird. Weiter bedeckt die Membran 63 einen Zwischenraum
zwischen der oberen Oberfläche
des Dichtungsblockes 30a und dem unteren Ende der Spannmutter 23.
Der Ölnebel
wird nicht an der Seite des oberen Endes der mechanischen Dichtung 30 zu
dem Innenraum des Zugstabes 9 austreten (siehe 5).
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Wenn
ein relativ hoher Druck für
das Bereitstellen des Ölnebels
erwartet wird kann die Membran 63 derart ausgebildet sein,
dass sie eine gerippte Form hat. Vorzugsweise können die Rippen der gerippten
Membran 63 koaxial angeordnet sein. Mit Verwendung der
gerippten Membran 63 kann eine Federkonstante in der axialen
Richtung verringert werden und ein beweglicher Anteil des Dichtungsblockes 30a in
der axialen Richtung kann vergrößert werden,
selbst wenn die Dicke der Membran 63 vergrößert wird,
um dem hohen Druck stand zu halten.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
sind der Ölkanal 20a,
der Ölversorgungsleitung 20,
der Ölkanal 30b des
Dichtungsblockes 30a und der Ölkanal 14a des Zugbolzens 14 axial
angeordnet und stehen in dieser Reihenfolge in Verbindung. Die Dichtungsfläche 30c steht
der oberen Oberfläche 14b des
Zugbolzens 14 gegenüber,
aber berührt
diese nicht. Mit diesem Aufbau kann der Austritt von Ölnebel aufgrund
der Funktion der mechanischen Dichtung 30 von den Ölkanälen 20a und 14a verhindert
werden (siehe 5).
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Die
Dichtungsfläche 30c und
die obere Oberfläche 14b der
zweiten Ausführungsform
kann ausgebildet sein wie die Dichtungsfläche 30c und die obere
Endfläche 21b der
Anschlussleitung 21 der ersten Ausführungsform. Das bedeutet, dass
die in den 6A bis 6G dargestellten Beispiele
auf die zweite Ausführungsform
anwendbar sind. Insbesondere ist die in den 6F und 6G dargestellte
Form auf der oberen Oberfläche 14b in
der zweiten Ausführungsform
anstelle auf der oberen Endfläche 21b ausgebildet.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
fließt der
von der Ölnebelversorgungsvorrichtung
(nicht dargestellt) gelieferte Ölnebel
von der Ölversorgungsleitung 20 zu
dem Ölkanal 14a des
Zugbolzens 14 über
den Ölkanal 30b des
Dichtungsblockes 30a. Da die Ölversorgungsleitung 20 und
der Dichtungsblock 30a sich nicht drehen, wird der Ölnebel nicht durch
die Zentrifugalkraft beeinflusst, und daher werden das Schneidöl und die
Luft nicht getrennt werden. Es sollte bemerkt werden, dass bei der
zweiten Ausführungsform
die Anschlussleitung ausgelassen ist. Da der sich drehende Abschnitt
des Ölnebelversorgungskanals
gekürzt
ist, wird der Ölnebel
weniger beeinflusst durch die Zentrifugalkraft des Ölkanals
zu der Ausstoßöffnung 15 an
der Spitze des Werkzeuges 12.
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Die 8 und 9 veranschaulichen eine dritte Ausführungsform
der Erfindung hinsichtlich einer Spindelvorrichtung, die einen Werkzeughalter 53 anstelle
des Werkzeughalters 13 der ersten Ausführungsform verwendet. 8 zeigt eine Querschnittsseitenansicht
der Spindelvorrichtung nach der dritten Ausführungsform. 9 zeigt eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht
eines Hauptteils der in 8 dargestellten
Spindelvorrichtung.
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In
der Spindelvorrichtung nach der dritten Ausführungsform ist die Spindel 3 so
aufgebaut, dass der Werkzeughalter 53 mit einem Doppelflächenkontaktwerkzeugschaftmechanismus
angebracht werden kann. Der Werkzeughalter 53 hat einen
konischen (Schaft)Abschnitt 53b, der eng mit der inneren Oberfläche einer
sich verjüngenden Öffnung 3a der Spindel 3 in
Berührung
ist, und eine obere Endfläche 53c eines
Flanschabschnittes (ein Abschnitt mit einem großen Durchmesser) ist mit der
Bodenfläche 3f der
Spindel 3 in enger Berührung.
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Der
Zugstab 9 ist so ausgebildet, dass er einen Spitzenabschnitt 54 mit
einem kleineren Durchmesser aufweist. Der Zugstab 9 ist
verrutschbar in eine zentrale Durchgangsbohrung eingesetzt, die oberhalb
der konischen Öffnung 3a der
Spindel 3 angeordnet ist und mit dieser in Verbindung ist.
Der Spitzenabschnitt 54 kleineren Durchmessers des Zugstabes 9 ist über eine
Schraubenverbindung mit einer Buchse 52 verbunden, die
ein Teil eines Spannfuttermechanismus 51 ist. Ein Aufnahmeelement 50 ist
auf die Buchse 52 eingepasst, durch welche der Werkzeughalter 53 lösbar mit
dem Zugstab 9 verbunden ist.
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Ein
Trägerdeckel 40 mit
einer Durchgangsbohrung 40b, in welche die Ölversorgungsleitung 20 einzubringen
ist, ist an das obere Ende des Gehäuses 2 mit einem oder
mehreren Schraubbolzen 40a befestigt. Ein Führungselement 41 ist
an die obere Oberfläche
des Trägerelementes 40 mit
einem Schraubbolzen 41a befestigt. Um die Mittenachse des
Führungselementes 41 ist
eine sich in axialer Richtung erstreckende Durchgangsbohrung 41 ausgebildet,
wobei der Durchmesser der Durchgangsbohrung 41b größer als
der Durchmesser der Ölversorgungsleitung 20 ist.
Eine Endhalterung 42 ist an die obere Oberfläche des
Führungselementes 41 montiert,
wobei dessen sich nach unten erstreckender Abschnitt 42a kleineren
Durchmessers in die Durchgangsbohrung 41b eingebracht ist.
Die Endhalterung 42 ist in axialer Richtung verrutschbar,
da der Abschnitt 42a kleineren Durchmessers durch die Durchgangsbohrung 41b geführt wird.
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Ein Ölversorgungsanschluss 43 ist
an der Seitenwand der Endhalterung 42 ausgebildet. Das obere
Ende der Ölversorgungsleitung 20,
die sich nicht dreht, ist in die Durchgangsbohrung 40b eingebracht
und an der Endhalterung 42 befestigt und steht mit dem Ölversorgungsanschluss 43 über einen L-förmigen Ölkanal in
Verbindung.
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Eine
zylindrische Halterung 44 ist an die obere Fläche des
Trägerelementes 40 befestigt
und eine Plattenhalterung 45 ist an das obere Ende der
zylindrischen Halterung 44 befestigt. Die Halterungen 44 und 45 bedecken
das Führungselement 41 und
die Endhalterung 42, wobei sie der Endhalterung erlauben,
sich vertikal (d.h. in Aufwärts-
und Abwärtsrichtung)
innerhalb des durch die Halterungen 44 und 45 definierten
Raumes zu bewegen. Eine Druckluftzylindereinheit 46 ist
an die obere Oberfläche
der Plattenhalterung 45 befestigt. Die Luftzylindereinheit 46 ist an
eine Verbindung 47 angeschlossen, die an die obere Oberfläche der
Endhalterung 42 befestigt ist. Mit diesem Aufbau kann die
Endhalterung 42 durch Betreiben der Druckluftzylindereinheit 46 derart
angetrieben werden, dass sie sich vertikal bewegt.
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Innerhalb
des Zugstabes 9 ist an einem unteren Ende eines Abschnittes
davon mit einem größeren Durchmesser
(d.h. oberhalb des Abschnittes 54 mit einem kleineren Durchmesser)
und auf dem unteren Ende der Ölversorgungsleitung 20 ist
die mechanische Dichtung 30 angeordnet. Die mechanische Dichtung 30 hat
die gleiche Struktur wie die bei der ersten oder zweiten Ausführungsform
angewandte außer
dass die Dichtungsfläche 30c der
oberen Endfläche
eines Dichtungselementes 70 gegenübersteht, dass an eine innere
Oberfläche 54b befestigt ist,
welche sich oberhalb des Abschnittes 54 mit dem kleineren
Durchmesser befindet. Ein winziger Zwischenraum ist zwischen der
oberen Endfläche
des Dichtungselementes 70 und der Dichtungsfläche 30c ausgebildet
(siehe 9).
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Eine
Bodenabdeckung 55 ist an das untere Ende des Gehäuses 2 befestigt.
Ein Luftversorgungsanschluss 56 ist an der Seitenwand der
Bodenabdeckung 55 ausgebildet. Der Luftversorgungsan schluss 56 steht
mit den Luftkanälen 57 und 58,
die in der Spindel 3 ausgebildet sind, in Verbindung.
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Der
Luftkanal 57 steht mit einer auf der Bodenfläche 3f der
Spindel 3 ausgebildeten ringförmigen Rille 3e in
Verbindung. Die von dem Luftversorgungsanschluss 56 eingetretene
Druckluft fließt
zu der oberen Endfläche 53c des
Flanschabschnittes des Werkzeughalters 53 über die
Rille 3e. Der Luftkanal 58 steht mit der konischen
Bohrung 3a durch einen an der inneren Seitenendfläche der
Spindel 3 ausgebildeten Auslaß in Verbindung. Die von dem Luftversorgungsanschluss 56 gelieferte
Druckluft wird zu der oberen Endfläche 53c und der konischen Bohrung 3a über die
Luftkanäle 57 und 58 geleitet, um
an der oberen Endfläche 53c bzw.
der konischen Bohrung 3a anhaftende Sägespäne, Staub und Schneidöl abzublasen
(siehe 9).
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Bei
der dritten Ausführungsform
ist der Spannfuttermechanismus 51 an das untere Ende des Zugstabes 9 befestigt,
und die mechanische Dichtung 30 ist zwischen dem oberen
Ende des Spitzenabschnittes 54 des Zugstabes 9 und
dem unteren Ende der Ölversorgungsleitung 20 vorgesehen. Wenn
der Werkzeughalter 53 ausgetauscht wird, insbesondere,
wenn der Werkzeughalter 53 abgenommen wird, kann der Dichtungsblock 30a durch
das obere Ende des Spitzenabschnittes 54 nach oben geschlagen
werden, wenn der Zugstab 9 angehoben wird. In einem solchen
Fall kann die Ölversorgungsleitung 20 deformiert
(z.B. verbogen) und/oder die Dichtungsfläche 30c beschädigt werden.
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Um
ein solches Missgeschick zu vermeiden können bei dieser Ausführungsform
die Ölversorgungsleitung 20 zusammen
mit dem Dichtungsblock 30a nach oben bewegt werden durch
Betätigen
der Druckluftzylindereinheit 46, bevor der Zugstab 9 zurückgezogen
wird. Dann wird der Abstand zwischen der Dichtungsfläche 30c und
dem oberen Ende des Spitzenabschnittes 54 ausreichend groß gemacht und
das oben beschriebene Problem würde
nicht auftreten.
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Ähnlich zu
der zweiten Ausführungsform
ist das untere Ende des in der Ölversorgungsleitung 20 ausgebildeten Ölkanals 20a mit
dem in dem Spitzenabschnitt 54 des Zugstabes 9 ausgebildeten Ölkanal 54a über den Ölkanal 30b des
Dichtungsblockes 30a in Verbindung. Der Ölkanal 54a ist
mit dem in dem Werkzeughalter 53 ausgebildeten Ölkanal 53a in
Verbindung über
den Ölkanal 59a,
der durch die Buchse 52 in der axialen Richtung ausgebildet
ist. Der durch die obigen Kanäle
gehende Ölnebel
wird von der Ausstoßöffnung an
dem spitzenseitigen Ende des Werkzeuges abgegeben.
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Es
sollte bemerkt werden, dass bei der dritten Ausführungsform der Dichtungsblock 30a von
der Ölversorgungsleitung 20 über die
Balgfeder 60 oder ein anderes Federelement, wie z.B. die
Membran 63 oder eine andere Feder, gehalten werden kann.
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10 zeigt eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht
des Werkzeughalters 13, der in der ersten und der zweiten
Ausführungsform
verwendet werden kann.
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Wie
in 10 dargestellt ist
bei der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung, um den
Zugbolzen 14 an dem oberen Ende des Werkzeughalters 13 zu
montieren, die Öffnung 13b,
die sich in einem der konischen äußeren Oberfläche entsprechenden
Abschnitt befindet, derart ausgebildet, dass sie einen relativ großen inneren
Durchmesser hat, und das untere Ende des Zugbolzens 14 ist
in die Öffnung
geschraubt. Weiter sollte an dem unteren Abschnitt des Werkzeughalters 13,
in dem das Werkzeug 12 angebracht wird, eine Öffnung 13c mit
einem rela tiv großen
Durchmesser ausgebildet sein. Auf der anderen Seite sind der den
Zugbolzen 14 in axialer Richtung durchdringende Ölkanal und
der den Werkzeughalter 13 in axialer Richtung durchdringende Ölkanal 13a derart
ausgebildet, dass sie den gleichen Durchmesser wie die Ölversorgungsleitung 20 haben,
die sich auf der Seite stromaufwärts
befindet.
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Wenn
bei einem solchen Aufbau der durch die Ölkanäle 14a und 13a durchgehende Ölnebel aufgrund
der Zentrifugalkraft in die Ölkanäle 13b und 13c eintritt,
kann der Ölnebel
leicht an die innere umfangsseitige Oberfläche der Ölkanäle 13b und 13c anlagern.
Dann geht der Ölnebel
während
sich das Werkzeug 12 dreht in den flüssigen Zustand und häuft sich
an Öffnungen 13b und 13c an.
In einem solchen Fall kann der Ölnebel
nicht von der an der Spitze des Werkzeuges 12 ausgebildeten
Ausstoßöffnung 15 ausgestoßen werden.
Weiter, wenn die Drehung des Werkzeuges 12 stoppt, fließt eine
große Menge
von Ölnebel
im flüssigen
Zustand aus der Ölausstoßöffnung 15 als
flüssiges Öl, welches
den Arbeitsbereich verunreinigt.
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Ein ähnliches
Problem tritt bei dem Werkzeughalter 53 gemäß der dritten
Ausführungsform
in dem Abschnitt 53b größeren Durchmessers
auf, der sich zwischen dem Ölkanal 53a mit
geringerem Durchmesser und dem oberen Ende des Werkzeuges 12 befindet.
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Um
das obige Problem zu vermeiden ist in der Öffnung 13b mit größerem Durchmesser
ein elastischer Ölkanal
vorgesehen. Speziell ist ein elastisches Element 71 aus
synthetischem Harz z.B. in die Öffnung 13b mit
größerem Durchmesser
eingebracht. Das elastische Element 71 weist einen Ölkanal 71a mit
einem Durchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser
der Ölkanäle 14a und 13a ist,
die sich oberhalb und unterhalb des Ölkanals 71a befinden.
Durch Einsetzen des elastischen Elements 71 sind die Ölkanäle 14a und 13a über den Ölkanal 71a sanft
ohne eine Stufe miteinander verbunden. Da innerhalb der Ölkanäle 13a, 71a und 14a keine
Stufen ausgebildet sind, wird kein Öl angesammelt. Ferner können durch
das elastische Element 71 Abmessungsfehler in der Tiefe
der Öffnung 13b mit größerem Durchmesser
entlang der Rotationsachse und/oder der Länge des geschraubten Abschnittes des
Zugbolzens 14 elastisch ausgeglichen werden. Das bedeutet,
dass selbst wenn es einen Abmessungsfehler in der Tiefe der Öffnung 13b mit
größerem Durchmesser
entlang der Rotationsachse und/oder die Länge des geschraubten Abschnittes des
Zugbolzens 14 gibt, das elastische Element 71 gut
in die Öffnung 13b eingepasst
ist und dem Ölnebel
ermöglicht,
gleichmäßig zu fließen.
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Alternativ
oder optional kann ein teleskopisches Rohr 72 mit einer
Mehrzahl von zylindrischen Elementen, die im wesentlichen den gleichen
inneren Durchmesser wie der Durchmesser der Ölkanäle geringeren Durchmessers
hat und die ausziehbar/zusammenschiebbar miteinander verbunden sind,
in den Abschnitt mit größeren Durchmesser
eingesetzt sein. In 10 ist
das obere Ende des teleskopischen Rohres 72 an das obere
Ende der Öffnung 13c befestigt
(d.h. das obere Ende des teleskopischen Rohres 72 ist mit
einem Wandabschnitt verbunden, der einen Eingang der Öffnung 13c definiert).
Weiter ist das untere Ende des teleskopischen Rohres 72 an die
obere Oberfläche
einer Stellschraube 13s befestigt, die in die Öffnung 13c eingeschraubt
ist zum Einstellen einer hervorstehenden Menge des Werkzeuges 12,
wobei der ausgezogene Zustand des teleskopischen Rohres 72 sich
entsprechend ändert,
und der Ölkanal 13a ist
mit einem Ölkanal 13t verbunden, der
durch das teleskopische Rohr in der Stellschraube 13s definiert
ist, sanft ohne wesentliche Stufen in den Ölkanälen.
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11 zeigt eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht
des Werkzeughalters 53 gemäß der dritten Ausführungsform,
bei dem das teleskopische Rohr 72 vorgesehen ist. In diesem
Beispiel ist ein Ölkanal 53a mit
dem Ölkanal 13t der
Stellschraube 13s durch das teleskopische Rohr 72 verbunden.
Weiter ist um das teleskopische Rohr 72 herum eine Feder vorgesehen.
Das obere Ende des teleskopischen Rohres 72 ist an den
oberen Endabschnitt der Öffnung 13c größeren Durchmessers
befestigt. Der untere Endabschnitt der Feder 53b ist an
das den unteren Endabschnitt des teleskopischen Rohres befestigt,
sodass das untere Ende des teleskopischen Rohres 72 derart
vorgespannt, dass es die obere Oberfläche der Stellschraube 13s berührt. Mit
diesem Aufbau dehnt sich das untere Ende des teleskopischen Rohres
aus oder zieht sich zusammen derart, dass es der Bewegung der Stellschraube 13s folgt,
wenn die Stellschraube 13s gedreht wird, um seine axiale
Stellung zu ändern,
wodurch die Ölkanäle 53a und
die Stellschraube 13s durch das teleskopische Rohr sanft
miteinander verbunden sind.
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Wie
in 10 dargestellt, kann
es möglich sein
das elastische Element 71 und das teleskopische Rohr 72 gleichzeitig
zu verwenden. Selbstverständlich
ist es auch möglich,
nur entweder das elastische Element oder das teleskopische Rohr
zu verwenden. Mit Verwendung des elastischen Elementes und/oder
des teleskopischen Rohres kann ein nachteiliger Einfluss aufgrund
der Zentrifugalkraft gut unterdrückt
werden.
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Es
sollte bemerkt werden, dass durch Ausbilden der inneren Oberfläche des
Zugstabes 9 derart, dass sie eine konische Öffnung 61 aufweist,
die einen größeren Durchmesser
in einem unteren Abschnitt davon hat, die Bewegung des Ölnebels,
der von der mechanischen Dichtung 30 austritt und an der
inneren Wand der konischen Öffnung 61 als Ölspritzer
anhaftet zu dem Ölabführkanal 62 beschleunigt
wird durch die Zentrifugalkraft und die Gravitationskraft.
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Um
die obige Funktion zu verstärken
können spiralförmige Rillen
an der konischen inneren Wand der konischen Öffnung 61 ausgebildet
sein. Die konische Öffnung 61 kann
durch eine zylindrische Öffnung
ersetzt sein, wenn eine Gestaltung der Abfuhr des Ölnebels
(z.B. die spiralförmigen
Rillen auf der inneren Oberfläche)
angewendet wird.