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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spindelantrieb und
ein Verfahren zum Schmieren eines Spindelantriebs, der beispielsweise
für Schweißzylinder eingesetzt werden kann.
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Die
DE 102 35 078 B4 beschreibt
einen Spindelmotor, mit einem Stator und einem als Hohlwelle ausgeführten
Rotor, der mit einer Spindelmutter formschlüssig verbunden
ist. Die Spindelmutter umfasst ein Innengewinde, das mit einem Außengewinde
einer innerhalb der Spindelmutter vorgesehenen Spindel derart zusammenwirkt,
dass eine Drehbewegung des Rotors in eine lineare Bewegung der Spindel
umsetzbar ist. Die Spindel umfasst einen steuerbaren Fettspeicher
zur Schmierung des Innengewindes und Außengewindes. Der
Fettspeicher ist mit mindestens einer Bohrung verbunden, die im
Bereich des Außengewindes der Spindel endet. Bei notwendig
werden einer Nachschmierung wird die Spindel von einer Steuerung
auf eine spezielle Linearposition Gefahren. Beim nächsten
Nachschmiervorgang wird die Spindel auf eine um einen kleinen Betrag
weiter außen liegende Linearposition gefahren.
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Zum
Nachschmieren muss somit jeweils eine besondere Position angefahren
werden, die gesondert programmiert oder manuell angesteuert werden
muss. Dadurch entstehen zusätzliche Arbeitskosten.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Spindelantrieb
und ein verbessertes Verfahren zum Schmieren eines Spindelantriebs
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Spindelantrieb gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren zum Schmieren eines Spindelantriebs gemäß Anspruch 11
gelöst.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass Antriebe
vor Wartungsarbeiten in eine eindeutige, gesicherte Parkposition,
in der Regel vollständig zurück, gefahren werden.
Zum Nachschmieren des Gewindetriebes ist es vorteilhaft, wenn der
Spindelantrieb nicht mehr extra bewegt werden muss, wenn sich der
Antrieb bereits in der Parkposition befindet. Auf diese Weise ist
kein zusätzlicher Programmieraufwand oder manueller Eingriff
erforderlich.
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Erfindungsgemäß wird
ein Arbeitsverfahren eingesetzt, durch das es möglich ist,
einen Gewindetrieb gezielt an der standardmäßigen
Parkposition nachzuschmieren. Dazu wird ein zum Nachschmieren eingesetzter
Schmierkanal entsprechend der Parkposition geführt.
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Vorteilhafterweise
kann der erfindungsgemäße Ansatz für
Spindelantriebe eingesetzt werden, deren Mutter nachgeschmiert werden
soll, obwohl diese nicht von außen in jeder Position erreichbar
ist. Dabei wird das direkte Schmieren der Mutter eines Gewindetriebes
in einer Position ermöglicht, die bereits standardmäßig
angefahren wird.
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Das
Schmierfett wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
nicht beliebig am Gewindetrieb verteilt, sondern gezielt appliziert.
Der Nachschmiervorgang wird stets identisch reproduziert und erlaubt dadurch
eine gezielte Intervallvorgabe. Zudem erfolgt das Nachschmieren
in einer gesicherten Arbeitsumgehung.
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen Spindelantrieb, der eine Parkposition
einnehmen kann, mit folgenden Merkmalen: einer Spindel; einer Mutter,
die so mit der Spindel gekoppelt ist, dass eine Drehbewegung der
Spindel in eine Linearbewegung der Mutter umgesetzt wird und die
Mutter in einem Parkbereich der Spindel angeordnet ist, wenn der Spindelantrieb
die Parkposition eingenommen hat; und einem in der Spindel angeordneten
Schmierkanal, der eine erste Öffnung an einer Oberfläche
der Spindel aufweist, wobei die erste Öffnung innerhalb des
Parkbereichs angeordnet ist. Die Parkposition kann von dem Spindelantrieb
eingenommen werden, wenn der Spindelantrieb außer Betrieb
oder in einen Ruhezustand versetzt wird. Es kann sich somit um eine
Endstellung handeln, in der der Spindelantrieb auch ohne betriebsbereite
Ansteuerung sicher verharren kann. Wird der Spindelantrieb im Zusammenhang
mit einer Schweißzange eingesetzt, so kann die Parkposition
diejenige Position kennzeichnen, in der die Schweißzange
geöffnet ist. Der Parkbereich kann ein Bereich der Spindel
sein, der von der Mutter und insbesondere auch von einem Gewinde
der Mutter abgedeckt wird, wenn er Spindelantrieb und somit auch
die Mutter die Parkposition eingenommen hat. Beispielsweise kann
der Parkbereich an einen festen oder einprogrammierten Anschlag
angrenzen, der die Bewegung der Mutter in einer Richtung begrenzt. Aus
der Parkposition heraus kann der Spindelantrieb unterschiedliche
Betriebspositionen einnehmen. In den unterschiedlichen Betriebspositionen
kann sich die Mutter in weiteren Bereichen der Spindel befinden,
die sich mit dem Parkbereich teilweise, jedoch nicht vollständig, überlappen
können. Indem die erste Öffnung innerhalb des
Parkbereichs angeordnet ist, lässt sich ein Schmiermittel
in einen Zwischenraum zwischen der Spindel und der Mutter einführen, wenn
sich die Mutter in der Parkposition befindet.
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Der
Spindelantrieb kann ausgebildet sein, um in der Parkposition einen
vollständig eingefahrenen Zustand einzunehmen. Der vollständig
eingefahrene Zustand wird üblicherweise eingenommen, wenn
der Spindelantrieb, oder ein System in dem der Spindelantrieb integriert
ist, in einen Ruhezustand versetzt wird. Ein solcher Zustand ist
im Allgemeinen materialschonend und sicher.
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Der
Spindelantrieb kann ein Lager aufweisen, das ausgebildet ist, um
einen Lagerbereich der Spindel aufzunehmen und drehbar zu lagern
und der Parkbereich kann an den Lagerbereich angrenzen. Angrenzen
kann bedeuten, dass der Parkbereich direkt an den Lagerbereich angrenzt,
so dass in der Parkstellung ein Kontakt zwischen der Mutter und dem
Lager besteht. Vorteilhafterweise kann zwischen dem Parkbereich
und dem Lagerbereich auch ein Zwischenraum vorgesehen sein, der
eine Hartlage zwischen der Mutter und dem Lager in der Parkstellung
verhindert.
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Gemäß einer
Ausgestaltung kann die erste Öffnung mittig innerhalb des
Parkbereichs angeordnet sein. Mittig kann auch bedeuten, dass die
erste Öffnung in einem Intervall liegt, das beispielsweise die
halbe Breite des Parkbereichs aufweist und in der Mitte des Parkbereichs
angeordnet ist. Durch die mittige Anordnung der ersten Öffnung
kann sich ein Schmiermittel gleichmäßig in dem
Zwischenraum zwischen der Mutter und der Spindel verteilen.
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Die
erste Öffnung kann als Durchgangsloch durch die Spindel
ausgeführt sein. Auf diese Weise kann das Schmiermittel
an zwei gegenüberliegenden Seiten aus der Spindel austreten.
Somit kann das Schmiermittel gleichmäßiger verteilt
werden.
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Ferner
kann der Spindelantrieb eine Zuführeinrichtung zum Zuführen
eines Schmiermittels und eine zweite Öffnung des Schmierkanals
an der Oberfläche der Spindel aufweisen, wobei die zweite Öffnung
so angeordnet ist, das die zweite Öffnung mit der Zuführeinrichtung
gekoppelt ist, wenn der Spindelantrieb die Parkposition eingenommen
hat. Die Zuführeinrichtung kann ein Einspritzen des Schmiermittels
von außen ermöglichen. Eine Kopplung zwischen
der Zuführeinrichtung und der zweiten Öffnung kann
dadurch bestehen, dass sich die zweite Öffnung an einer
Position befindet, an der ein Schmiermittelkanal der Zuführeinrichtung
mündet.
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Beispielsweise
kann die zweite Öffnung in dem Lagerbereich der Spindel
angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Zuführeinrichtung
auch zum Nachschmieren des Lagers eingesetzt werden.
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Der
Spindelantrieb kann eine Fixiereinrichtung aufweisen, die ausgebildet
ist, um die Spindel zu fixieren, wenn der Spindelantrieb die Parkposition eingenommen
hat. Durch die Fixiereinrichtung kann der Spindelantrieb gesichert
werden, so dass das Nachschmieren gefahrlos durchgeführt
werden kann.
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Ferner
kann der Spindelantrieb einen Antrieb aufweisen, der ausgebildet
ist, um die Spindel in Rotation zu versetzen. Dabei kann es sich
um einen elektrischen, einen hydraulischen oder einen pneumatischen
Antrieb handeln.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ferner einen elektromechanischen Zylinder
mit einem erfindungsgemäßen Spindelantrieb. Somit
kann der erfindungsgemäße Ansatz beispielsweise
im Zusammenhang mit Einpresssystemen oder Schweißzylindern genutzt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Schmieren
eines Spindelantriebs, der eine Parkposition einnehmen kann und
eine Spindel und eine Mutter aufweist, die so miteinander gekoppelt
sind, dass eine Drehbewegung der Spindel in eine Linearbewegung
der Mutter umgesetzt wird, das folgende Schritte umfasst: Einnehmen
der Parkposition, so dass die Mutter in einem Parkbereich der Spindel
angeordnet ist; und Ausgeben eines Schmiermittels aus einem in der
Spindel angeordneten Schmierkanal, der eine erste Öffnung
an einer Oberfläche der Spindel aufweist, wobei die erste Öffnung
innerhalb des Parkbereichs angeordnet ist.
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Gemäß diesem
Verfahren ist es nicht erforderlich, dass an dem Spindelantrieb
eine spezielle Position zum Nachschmieren eingestellt wird. Stattdessen
kann der Spindelantrieb immer dann nachgeschmiert werden, wenn er
sich sowieso bereits in der Parkposition befindet. Dies kann beispielsweise
der Fall sein, wenn das System, in dem der Spindelantrieb integriert
ist gerade außer Betrieb ist. Somit kann der Spindelantrieb
nachgeschmiert werden, ohne dass eine spezielle Ansteuerung oder
Inbetriebnahme des Systems erforderlich wäre.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen
beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Darstellungen eines Servozylinders, gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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2 eine
schematische Darstellung einer Spindel, gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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3 eine
Darstellung eines Spindelantriebs, gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Gleiche
oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden
Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen
sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie
die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem
Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet
werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen
zusammengefasst werden können.
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1 zeigt
eine Darstellung eines elektromechanischen Servozylinders mit einem
Spindelantrieb, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Der Servozylinder weist einen Hohlwellenmotor
auf, der durch eine direkte Kopplung mit einem Gewindetrieb eine
Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umsetzt. Dazu weist der
Servozylinder eine Spindel 102 und eine Mutter 104 auf.
Die Spindel 102 ist mit einem Rotor direkt gekoppelt. Somit
kann die Mutter 104 ansprechend auf eine Rotation des Rotors
und damit der Spindel 102 translatorisch bewegt werden.
Dadurch kann eine mit der Mutter 104 gekoppelte Schubstange 106 in
den Servozylinder einfahren bzw. ausfahren, je nach Drehrichtung
des Rotors und Drehrichtung der Spindel 102.
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Die
Spindel 102 ist an einem Ende in einem Lager 108 drehbar
gelagert. Das Lager 108 kann als Wälzlager ausgebildet
sein. Ansprechend auf eine Drehung der Spindel 102 kann
sich die Mutter 104 entlang der Spindel 102 linear
bewegen und dabei unterschiedliche Bereiche der Spindel 104 abdecken.
In Richtung des Lagers 108 ist eine Bewegung der Mutter 104 durch
eine Rotornabe 110 begrenzt.
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Wenn
der Servozylinder ausgeschaltet wird oder sich im Ruhezustand befindet,
kann der Spindelantrieb eine Parkposition einnehmen. In der Parkposition
kann die Schubstange 106 in den Servozylinder eingefahren
sein und die Mutter 104 kann sich dementsprechend an dem
durch das Lager 108 begrenzte Ende der Spindel 102 befinden.
Die Rotornabe 110 kann dabei einen harten Anschlag darstellen, der
als eine Referenzposition eingesetzt werden kann. Um die Parkposition
einzunehmen kann die Mutter 104 an die Referenzposition
gefahren werden. Um eine Hartlage an dem Lager 108 zu vermeiden, kann
die Bewegung der Mutter 104 ein bis zwei Einheiten (Digits)
vor der Referenzposition gestoppt werden. Somit wird die Mutter 104 gemäß diesem Ausführungsbeispiel,
zum Einnehmen der Parkposition, so weit wie möglich in
Richtung eines der Enden der Spindel 102, hier in Richtung
des gelagerten Endes der Spindel 102 bewegt. Die Bewegung
der Mutter kann dabei über eine Steuereinrichtung gesteuert werden,
die einen Antrieb der Spindel 102 ansteuern kann. Wird
der Servozylinder wieder in Betrieb genommen, so kann die Schubstange 106 ganz
oder teilweise aus dem Servozylinder ausfahren, in dem sich die
Mutter 104 von dem Lager 108 weg bewegt.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einzelner Bereiche der in 1 gezeigten
Spindel 102.
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Wenn
der Spindelantrieb die Parkposition eingenommen hat, dann befindet
sich die Mutter gemäß diesem Ausführungsbeispiel
in einem Parkbereich 220 der Spindel 102. Der
Parkbereich 220 kann eine Breite aufweisen, die der Breite
der Mutter oder der Breite eines Innengewindes der Mutter entspricht.
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Derjenige
Bereich der Spindel, der in dem in 1 gezeigten
Lager 108 gelagert ist, ist als Lagerbereich 222 dargestellt.
Der Parkbereich 220 ist benachbart zu dem Lagerbereich 222 angeordnet.
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Zwischen
dem Parkbereich 220 und dem Lagerbereich 222 kann
sich ein Zwischenbereich 224 befinden. Der Zwischenbereich 224 kann
beispielsweise einige Millimeter breit sein und verhindern, dass
die Mutter in der Parkposition an das Lager anschlägt.
Je nach Ausführungsform kann die Breite des Zwischenbereichs
variiert werden bzw. auf Null gesetzt werden.
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Verlässt
der Spindelantrieb die Parkposition, so bewegt sich die Mutter aus
dem Parkbereich 220 heraus. Während eines Normalbetriebs
des Spindelantriebs kann sich die Mutter innerhalb eines Betriebsbereiches 226 der
Spindel 102 bewegen. Der Betriebsbereich 226 erstreckt
sich ausgehend von dem Parkbereich 220 in Richtung des
dem Lagerbereich 222 gegenüberliegenden Ende der
Spindel 102. Gemäß unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen kann der Betriebsbereich 226 direkt
an den Parkbereich 220 angrenzen, von dem Parkbereich beabstandet
sein oder teilweise mit dem Parkbereich 220 überlappen.
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Innerhalb
des Parkbereichs 220 weist die Spindel 102 eine
erste Öffnung 230 auf. Aus der ersten Öffnung 230 kann
ein Schmiermittel austreten. Die Öffnung 230 kann
eine beliebige zum Ausgeben des Schmiermittels geeignete Form aufweisen.
Befindet sich die Mutter in dem Parkbereich 230, so kann
das Schmiermittel aus der ersten Öffnung 230 in
einen Zwischenraum zwischen der Mutter und der Spindel 102 fließen
und somit das Gewinde der Mutter schmieren.
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3 zeigt
einen Ausschnitt des in 1 gezeigten Spindelantriebs
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung. Gezeigt sind die Spindel 102, die Mutter 104,
das Lager 108 in Form eines Wälzlagers sowie ein
Hohlwellenmotor 312. Der Hohlwellenmotor 312 ist
ausgebildet, um die Spindel 102 anzutreiben. In 3 ist
die Parkposition der Mutter 104 auf der Spindel 102 dargestellt.
Der Spindelantrieb ist hierbei vollständig eingefahren.
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Die
Spindel 102 weist einen Schmierkanal auf, der eine erste
radiale Bohrung 332, eine zweite radiale Bohrung 334 und
eine axiale Bohrung aufweist. Ferner ist eine Schmiereinrichtung 340 mit
einem Schmiernippel gezeigt, die mit dem Schmierkanal gekoppelt
ist. Über die Schmiereinrichtung 340 kann ein
Schmiermittel von außen zugeführt werden und zum
Schmieren des Gewindeantriebes in der Parkposition eingesetzt werden.
Dazu ist die zweite radiale Bohrung 334 auf die Schmiereinrichtung 340 ausgerichtet,
wenn sich der Spindelantrieb in der Parkposition befindet.
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Das
Schmiermittel kann ausgehend von der Schmiereinrichtung 340 in
die zweite radiale Bohrung 334 und über die axiale
Bohrung in die erste radiale Bohrung 332 gepresst werden.
Die axiale Bohrung verbindet dazu die erste axiale Bohrung 332 mit
der zweiten axialen Bohrung 334. Eine weitere Öffnung der
axialen Bohrung am Ende der Spindel 102 ist mit einem Verschluss
verschlossen. Das in den Zwischenraum zwischen Mutter 104 und
Spindel 102 eingespritzte Schmiermittel kann sich anschließend von
allein verteilen.
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Die
erste radiale Bohrung 332 ist als Durchgangsbohrung ausgeführt,
so dass auf der Oberfläche der Spindel 102 zwei
gegenüberliegende Öffnungen ausgeformt werden.
Erfindungsgemäß ist die erste radiale Bohrung 332 so
angeordnet, dass die Öffnungen an der Oberfläche
der Spindel 102 in dem Parkbereich der Spindel angeordnet
sind, so dass die Mutter 104 nachgeschmiert werden kann,
wenn sich der Spindelantrieb in der Parkposition befindet. Die Öffnungen
der ersten radialen Bohrung 332 können so angeordnet
sein, dass sie in Bezug auf die sich in der Parkposition befindliche
Mutter 104 mittig angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Öffnungen
in einem Abstand von dem Lager 108 beabstandet sind, der
einer halben Breite der Mutter 104 zuzüglich eines
evtl. vorgesehenen Abstandes zwischen der Mutter 104 und
dem Lager 108, der zum Vermeiden einer Hartlage vorgesehen
ist, entspricht. Auch können die die Öffnungen
in einem Abstand von dem Lager 108 beabstandet sein, der
beispielsweise zwischen einem viertel und einer dreiviertel der
Breite der Mutter 104 zuzüglich des evtl. vorgesehenen
Abstandes zwischen der Mutter 104 und dem Lager 108 entspricht.
Alternativ können die Öffnungen versetzt im Parkbereich
der Spindel 102 angeordnet sein. Es können auch
lediglich eine Öffnung oder auch mehr als zwei Öffnungen
vorgesehen werden. Auch können die einzelnen Teilabschnitte
des Schmierkanals anders ausgeformt sein, als in 3 gezeigt.
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Die
Position des Gewindetriebes beim Nachschmieren kann durch eine Haltebremse
fixiert werden. Die Haltebremse kann beispielsweise auf einer Motorwelle
des Spindelantriebs angeordnet sein.
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Die
gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt
und können miteinander kombiniert werden.
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- 102
- Spindel
- 104
- Mutter
- 106
- Schubstange
- 108
- Lager
- 110
- Rotornabe
- 220
- Parkbereich
- 222
- Lagerbereich
- 224
- Zwischenbereich
- 226
- Betriebsbereich
- 230
- erste Öffnung
- 312
- Hohlwellenmotor
- 332
- erste
Bohrung
- 334
- zweite
Bohrung
- 340
- Zuführeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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