DE102007012232A1

DE102007012232A1 - Dentale Bearbeitungsmaschine und Verfahren zur Überwachung von Dichtelementen in dentalen Bearbeitungseinheiten

Info

Publication number: DE102007012232A1
Application number: DE102007012232A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hasenzahl
Original assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Current assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-03-13
Also published as: DE202007010976U1; US20080233536A1; DE102007012232B4; US8127420B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine dentale Bearbeitungseinheit (1) mit wenigstens einer in eine Bearbeitungskammer (4) ragenden und in axialer und in radialer Richtung bewegbaren Welle (2) mit einem Dichtelement (7) zur Abdichtung der Welle (2), wobei das Dichtelement (7) mindestens zwei axial hintereinander an der Welle (2) umlaufend anliegende Dichtlippen (8, 9), die mit der Welle (2) einen Ringraum (10) einschließen, wenigstens eine in den Ringraum (10) mündende Fluidleitung (11) zur Zufuhr eines Fluids (16) sowie Mittel zum Feststellen einer Zustandsgröße des Fluids (14) aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung von derartigen Dichtelementen, welches eine Zustandsgröße des Fluids (16) feststellt und zur Übermittlung an eine Steuereinheit (14'') bereithält.

Description

Die Erfindung betrifft eine dentale Bearbeitungsmaschine mit wenigstens einer in eine Bearbeitungskammer ragenden und in axialer und in radialer Richtung bewegbaren Welle und mit einem Dichtelement zur Abdichtung der Welle.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung derartiger Dichtelemente.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Wellendichtungen bekannt, die auf eindimensionale Bewegungsabläufe, translatorische oder rotatorische Bewegungen, einer Welle ausgelegt sind. Bei den Dichtungen für translatorische Bewegungen sind unter anderem Stopfbuchsen, Kolbenringe und Faltenbälge bekannt. Zu den Dichtungen für rotatorische Bewegungen zählen unter anderem Radialwellendichtungen, Axialwellendichtungen, Gleitringdichtungen und Drehdurchführungen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungen haben den Nachteil, dass sie bei wechselnden oder überlagerten translatorischen und rotatorischen Bewegungen schnell verschleißen und das erforderliche Maß an Dichtheit verlieren oder erst gar nicht erreichen.
Ein großes Problem stellen verschleißende Dichtungen bei dentalen Bearbeitungsmaschinen dar, besonders wenn diese keramische Werkstoffe schleifend oder fräsend bearbeiten. Der entstehende Schleifstaub kann durch defekte Dichtungen in den Lagerbereich einer Welle der Bearbeitungsmaschine eindringen und führt dort innerhalb kürzester Zeit zu irreparablen Schäden an den Lagern.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine dentale Bearbeitungsmaschine und ein Verfahren zur Überwachung von Dichtungen bei dentalen Bearbeitungsmaschinen anzugeben, die sowohl bei radialer als auch bei axialer Bewegung eine einwandfreie Abdichtung mit geringem Verschleiß ermöglichen, um Schäden durch eindringenden Schleifstaub in den Lagern der Wellen zu verhindern.
Darstellung der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen dentalen Bearbeitungsmaschine mit wenigstens einer in eine Bearbeitungskammer ragenden und in axialer und in radialer Richtung bewegbaren Welle und mit einem Dichtelement zur Abdichtung der Welle weist das Dichtelement mindestens zwei axial hintereinander an der Welle umlaufend anliegende Dichtlippen auf, die mit der Welle einen Ringraum einschließen. Zur Zufuhr eines Fluids ist wenigstens eine in den Ringraum mündende Fluidleitung vorhanden. Weiterhin sind Mittel zum Feststellen einer Zustandsgröße des Fluids vorhanden.
Damit lässt sich die Wirksamkeit der Dichtung auf während des Betriebs überprüfen.
Vorteilhafterweise ist an die Fluidleitung eine Druckerhöhungseinrichtung zur Zufuhr des Fluids angeschlossen, etwa eine Pumpe, ein Kompressor oder ein Druckreservoir.
Vorteilhafterweise kann das Fluid in dem Ringraum unter einem Überdruck stehen, vorzugsweise zwischen 1 und 500 mbar, und kann die vordere Dichtlippe eine Vorspannung aufweisen, die so bemessen ist, dass die Dichtlippe auch unter Überdruck anliegt.
Vorteilhafterweise können die Mittel zum Feststellen einer Zustandsgröße des Fluids einen Drucksensor oder einen Durchflussmengenmesser umfassen.
Vorteilhafterweise können die Mittel zum Feststellen einer Zustandsgröße des Fluids eine Schnittstelle aufweisen, über welche Informationen über Zustandsgrößen des Fluids übertragbar sind.
Vorteilhafterweise kann das Dichtelement mit den mindestens zwei Dichtlippen einstückig ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise kann die Zustandsgröße ausgewählt sein aus dem Druck und/oder aus dem Volumenstrom des Fluids.
Vorteilhafterweise kann als Fluid eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, oder ein Gas, vorzugsweise Luft vorgesehen werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung von Dichtelementen für axial und radial bewegte Wellen in einer dentalen Bearbeitungseinheit, bei der das Dichtelement mindestens zwei axial hintereinander an der Welle umlaufend anliegende Dichtlippen umfasst, die einen Ringraum mit der Welle einschließen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte, nämlich Beaufschlagen des Ringraums mit einem Fluid mittels einer Fluidleitung, Feststellen einer Zustandsgröße des Fluids und Bereithalten eines der Zustandsgröße des Fluids oder Änderungen einer Zustandsgröße des Fluids entsprechenden Wertes zur Übermittlung an eine Steuereinheit.
Aus dem Zustand des Fluids ist sich so ein Rückschluss auf den Zustand des Dichtelements möglich.
Vorteilhafterweise wird der Ringraum mittels einer Druckerhöhungseinrichtung mit dem Fluid beaufschlagt.
Vorteilhafterweise kann das Fluid mit einem Überdruck, vorzugsweise zwischen 1 und 500 mbar, in den Ringraum geleitet werden und kann die vordere Dichtlippe eine Vorspannung aufweisen, die so bemessen ist, dass die Dichtlippe auch unter Überdruck anliegt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei einem einen ersten Schwellenwert überschreitenden Druckverlust, der unterhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, ein Warnsignal ausgegeben wird und wenn bei einem erhöhten Druckverlust, bei dem der zweite Schwellenwert überschritten wird, ein Fertigbearbeiten eines sich gerade in Bearbeitung befindlichen Werkstücks bei anschließender Abschaltung der Bearbeitungsmaschine erfolgt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt aus einer Bearbeitungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Dichtungseinheit und
2 ein Ausschnitt an der Dichtungseinheit aus 1 in einem verschlissenem Zustand,
3 eine Bearbeitungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Dichtungseinheit.
Ausführungsbeispiel
1 zeigt einen Ausschnitt aus einer dentalen Bearbeitungsmaschine 1. Die Bearbeitungsmaschine 1 weist eine hohle Welle 2 auf, die von einem ein Lager 3 aufweisenden Lagerinnenraum 3.1, der durch die Welle 2 und eine Lageraufnahme 3.2 begrenzt ist, in eine Schleifkammer 4 ragt. Die Schleifkammer 4 und ein Innenraum 5 der Schleifmaschine sind durch eine Trennwand 6 des Gehäuses voneinander abgetrennt, siehe auch 3.
Die Welle 2 kann zur Halterung eines zu bearbeitenden nicht dargestellten Werkstücks oder zur Führung eines nicht dar gestellten Bearbeitungswerkzeugs dienen und ist in axialer Richtung bewegbar und um eine Mittelachse 2.1 drehbar.
Zur Abdichtung des Lagers 3 der Welle 2 gegen die Schleifkammer 4 ist eine Dichtungseinheit mit einem Dichtelement 7 mit zwei Dichtlippen 8, 9 vorgesehen. Die beiden Dichtlippen 8, 9 schließen mit der Welle 2 einen radial um die Welle 2 verlaufenden Ringraum 10 ein.
Das Dichtelement 7 ist einstückig ausgebildet und wird durch spanende Herstellung und Prägung in Form hergestellt. Als Material wird vorzugsweise ein Formgedächtnis-Polymer verwendet. Ein derart hergestelltes Dichtelement weist einen geringeren Verschleiß als eine übliche federbelastete Dichtung auf.
Ein sich am Außenumfang des Dichtelements erstreckender Fluidkanal 11 zur Zuführung eines zugeführten Fluids 16 mündet in dem Ringraum 10. Als Fluid 16 kommt prinzipiell eine Flüssigkeit oder ein Gas in Frage. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird Luft 16 verwendet.
Die Luft 16 wird dem Fluidkanal 11 mittels eines Anschlusses 12 in der Lageraufnahme 3.2 zugeleitet. Die Luft 16 wird von einer Druckerhöhungseinrichtung, die hier ein Kompressor 13 ist, mit einem Überdruck von 300 mbar bereitgestellt. Die Vorspannung der Dichtlippe 8 ist so eingestellt, dass die vordere Dichtlippe 8 trotz des Überdrucks in dem Ringraum 10 gerade nicht von der Welle 2 abhebt, sondern auf der Welle 2 dichtend anliegt.
Als weiterer Teil der Dichtungseinheit ist in dem dem Kompressor 13 nachgeschalteten Leitungssystem ein Drucksensor 14 vorgesehen, der ein Spannungssignal in Abhängigkeit vom herrschenden Druck liefert. Das Spannungssignal wird über eine Schnittstelle 14' an eine Steuereinheit 14'' zur Steu erung der Bearbeitungsmaschine 1 weitergeleitet und der Zustand kann über Anzeigemittel zur Anzeige gebracht oder ausgewertet werden.
Der Drucksensor kann in dem Ringraum 10, dem Fluidkanal 11, dem Anschluß 12 oder in der Leitung zum Kompressor 13 angeordnet sein.
Die Dichtlippen 8, 9 sind in Richtung der Schleifkammer 4 hin ausgeformt und bilden zu dieser einen kegelförmigen Abschluss, wobei die Dichtlippen eine gewisse Flexibilität aufweisen. Die Dichtlippe 9 hat einen abgewinkelt ausgebildeten Endbereich 9.1 etwa um einen Federring zur Aufbringung einer Vorspannung anzubringen. Die Dichtlippen 8, 9 ist so geformt, dass durch den vom Kompressor 13 bereitgestellten Überdruck ein Anpressen der Dichtung 9 an die Welle 2 erfolgt, während die Dichtlippe 8 entlastet wird, ohne jedoch von der Welle 2 abzuheben.
Im Falle von Beschädigungen der vorderen Dichtlippe 8 oder auch, was seltener vorkommt, der hinteren Dichtlippe 9, kommt es über einen üblichen, im normalen Betrieb stets entstehenden Druckverlust hinaus zu einem weiteren Druckverlust durch aus dem Ringraum 10 entweichende Luft 16. Der weitere Druckverlust wird durch den Drucksensor 14 registriert und an die Steuereinheit 14'' weitergegeben. Die Steuereinheit 14'' kann abhängig von den Druckwerten die Schleifmaschine 1 gegebenenfalls anhalten und damit einen Schutz der Lager vor eindringendem Schleifstaub erreichen. Das defekte Dichtelement 7 kann dann durch einen Techniker ausgetauscht werden. Die unter Überdruck stehende Sperrluft 16 hat bei einer defekten vorderen Dichtlippe 8 weiterhin die Funktion, eindringende Partikel durch einen vom Ringraum 10 wegweisenden Luftstrom wieder nach außen in die Be arbeitungskammer 4 zu bewegen. In den Lagerinnenraum 3.1 eindringende Partikel werden so wirkungsvoll vermieden.
Die 2 zeigt einen Ausschnitt aus 1 in vergrößerter Darstellung, bei dem die vordere Dichtlippe 8 des Dichtelements 7 verschlissen ist, d. h. die Dichtlippe 8 liegt aufgrund des Verschleißes nicht mehr an der Welle 2 an. In diesem Fall droht ohne Gegenmaßnahmen das Eindringen von Schleifpartikeln 15 in den Ringraum 10. Durch den in dem Ringraum 10 befindlichen Überdruck der Sperrluft 16 wird aber ein Luftstrom erzeugt, der die Schleifpartikel 15 von der defekten Stelle der vorderen Dichtlippe 8 zumindest teilweise wegbläst. Die zweite Dichtlippe 9 verhindert darüber hinaus ein Eindringen sowohl des Fluids als auch eventueller Partikel in den Lagerinnenraum 3.1 sowie in den Innenraum 5.
Durch das Abheben der Dichtlippe 8 von der Welle ändern sich die Druckverhältnisse im Ringraum 10. Der austretende Luftstrom führt zu einem Druckabfall in dem Ringraum 10, der durch den in 2 nicht dargestellten Drucksensor 14 detektiert wird.
Abhängig vom aktuellen festgestellten Druckverlust können verschiedene Vorgehensweisen vorgesehen sein. So kann bei einem einen ersten Schwellenwert überschreitenden Druckverlust, der unterhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, ein Warnsignal ausgegeben werden mit der Aufforderung, einen Austausch der Dichtung vorzubereiten. Bis zum Austausch der Dichtung kann die Maschine trotz des geringfügig erhöhten Druckverlustes in der Dichtung normal Weiterbetrieben werden.
Bei einem erhöhten Druckverlust, bei dem der zweite Schwellenwert überschritten wird, kann ein Fertigschleifen eines gerade in Bearbeitung befindlichen Blöckchens bei anschlie ßender Abschaltung der Bearbeitungsmaschine erfolgen, um zum einen die Herstellung nicht zu gefährden und zum anderen die Bearbeitungsmaschine vor größeren Schäden zu schützen.
Die in 3 dargestellte Bearbeitungsmaschine 1 weist in einer Bearbeitungskammer 4 angeordnete Bearbeitungswerkzeuge 31, 32 zur Bearbeitung eines Werkstücks 33 auf, welches in einer Aufnahme 34 gehalten ist. Die Bearbeitungskammer 4 und der Innenraum 5 der Schleifmaschine sind durch eine Trennwand 6 des Gehäuses voneinander abgetrennt. Die Abdichtung der in die Bearbeitungskammer 4 ragenden Wellen 2, 2' als Träger der Werkzeuge 31, 32 ist als Detail A in den vorherigen Figuren dargestellt.

Claims

Dentale Bearbeitungsmaschine (1) mit wenigstens einer in eine Bearbeitungskammer (4) ragenden und in axialer und in radialer Richtung bewegbaren Welle (2) und mit einem Dichtelement (7) zur Abdichtung der Welle (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) aufweist: – mindestens zwei axial hintereinander an der Welle (2) umlaufend anliegende Dichtlippen (8, 9), die mit der Welle (2) einen Ringraum (10) einschließen, – wenigstens eine in den Ringraum (10) mündende Fluidleitung (11) zur Zufuhr eines Fluids (16) sowie – Mittel zum Feststellen einer Zustandsgröße des Fluids (14).
Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Fluidleitung (11) eine Druckerhöhungseinrichtung (13) zur Zufuhr des Fluids (16) angeschlossen ist.
Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (16) in dem Ringraum (10) unter einem Überdruck steht, vorzugsweise zwischen 1 und 500 mbar, und dass die vordere Dichtlippe (8) eine Vorspannung aufweist, die so bemessen ist, dass die Dichtlippe auch unter Überdruck anliegt.
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Feststellen einer Zustandsgröße des Fluids (14) einen Drucksensor (14) oder einen Durchflussmengenmesser umfassen.
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Feststellen einer Zustandsgröße des Fluids (14) eine Schnittstelle (14') aufweist, über welche Informationen über Zustandsgrößen des Fluids (16) übertragbar sind.
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) mit den mindestens zwei Dichtlippen (8, 9) einstückig ausgebildet ist.
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsgröße ausgewählt ist aus dem Druck und/oder dem Volumenstrom des Fluids (16).
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid (16) eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, oder ein Gas, vorzugsweise Luft (16), vorgesehen ist.
Verfahren zur Überwachung eines Dichtelements (7) für axial und radial bewegte Wellen (2) in einer dentalen Bearbeitungseinheit (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) mindestens zwei axial hintereinander an der Welle (2) umlaufend anliegende Dichtlippen (8, 9) umfasst, die einen Ringraum (10) mit der Welle (2) einschließen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Beaufschlagen des Ringraums (10) mit einem Fluid (16) mittels einer Fluidleitung (11), – Feststellen einer Zustandsgröße des Fluids (16) und – Bereithalten eines der Zustandsgröße des Fluids (16) oder Änderungen einer Zustandsgröße des Fluids (16) entsprechenden Wertes zur Übermittlung an eine Steuereinheit (14'')
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (10) mittels einer Druckerhöhungseinrichtung (13) mit dem Fluid (16) beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (16) mit einem Überdruck, vorzugsweise zwischen 1 und 500 mbar, in den Ringraum (10) geleitet wird und dass die vordere Dichtlippe (8) eine Vorspannung aufweist, die so bemessen ist, dass die Dichtlippe auch unter Überdruck anliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem einen ersten Schwellenwert überschreitenden Druckverlust, der unterhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, ein Warnsignal ausgegeben wird und dass bei einem erhöhten Druckverlust, bei dem der zweite Schwellenwert überschritten wird, ein Fertigschleifen eines gerade in Bearbeitung befindlichen Werkstücks (33) bei anschließender Abschaltung der Bearbeitungsmaschine erfolgt.