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Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung für einen Kugelgewindetrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.
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In großen und leistungsstarken Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren werden entsprechend dimensionierte Kugelgewindetriebe verwendet, bei denen die Gewindespindel stationär angeordnet ist und die mit einem bewegbaren Maschinenteil fest verbundene Mutter über in Reihen angeordnete Kugeln auf der Spindel verdrehbar und damit auch in Axialrichtung verfahrbar gelagert ist. Für die notwendige Schmierung sind verschiedene Systeme bekannt, mit denen ein flüssiges oder pastöses Schmiermittel in vorgegebenen zeitlichen Intervallen in die Kugelgewindegänge der Mutter-Spindel-Kombination eingeführt wird. Bei einem dieser bekannten Systeme wird die Mutter auf der stationären Spindel vor jedem Schmiervorgang in eine vorgegebene Schmierposition gebracht. In dieser Schmierposition mündet ein in der Spindel verlaufender Schmiermittel- bzw. Fließfettkanal aus, an dessen Einlassöffnung am freien Ende der Spindel eine Schmiermittelleitung angeschlossen ist. Als Schmiermittel wird sog. Fließfett verwendet. Eine in die Fließfettleitung eingeschaltete Dosiereinrichtung drückt beim Aktivieren entsprechender Steuerelemente einstellbare Mengen an Fließfett portionsweise in die Fließfettleitung. Über diese Fließfettleitung und den Kanal in der Gewindespindel gelangt das Fließfett in die Gewindegänge zwischen der in die Schmierposition verfahrenen Mutter und der Spindel bzw. den jeweiligen Kugeln. Während dieses Schmiervorgangs steht die Mutter für eine bestimmte Zeit still, sodass das Fließfett während dieser Zeit in die Gewinde-Spalträume fließen kann. Nach Beendigung des Schmiervorgangs kann die Mutter in ihre anderen Betriebspositionen verfahren werden. Dieses bekannte Schmiersystem ist jedoch mit verschiedenen Fehlern und Nachteilen behaftet. Wenn beispielsweise die Fließfettleitungen lang sind, können Verstopfungen in der Leitung auftreten. Das Fließfett steht in der Leitung unter einem relativ hohen Druck, durch den die – verformbare – Leitung aus z. B. Kunststoff aufgeweitet werden kann. Die für die betriebsgerechte Schmierung des Kugelgewindetriebs bemessene Fließfettmenge verbleibt teilweise in der – abschnittsweise aufgeweiteten – Leitung und kann die Spindelmutter nicht mehr erreichen. Ein ähnlicher Nachteil ergibt sich dann, wenn die Zeitspanne, in welcher sich die Spindelmutter in der Schmierposition befindet, zu kurz gewählt ist, sodass das zugeführte pastöse Fließfett nicht die gesamten Spalträume in der Mutter ausfüllen kann. Weiterhin kann bei einem vorzeitigen Verfahren der Mutter aus der Schmierposition die Mündungsöffnung des Kanals vorzeitig freigegeben werden, was einen unerwünschten Fettaustritt zur Folge hat. Wenn schließlich der Kugelgewindetrieb senkrecht positioniert und die Spindelmutter vorzeitig aus der Schmierposition herausgefahren ist, kann das Fließfett während des Betriebs der Maschine aus der Schmierbohrung bzw. der Kanalmündung ausfließen. Der Schmierkanal in der Spindel läuft somit leer und beim nächsten Schmierintervall gelangt das Fließfett nur in die leere Schmierbohrung.
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Aus der
JP-2004-211 761 A ist eine gattungsgemäße Schmiervorrichtung für einen Kugelgewindetrieb bekannt, bei welcher Schmierfett von einem Fördermittel dosiert über eine Schmierfettleitung in die auf der Spindel beweglich angeordnete Mutter eingeführt wird. Für einen Zuleitungsvorgang müssen die Schmierfett-Zuleitung und auch das Förderelement des Fördermittels zusammen mit der Mutter des Gewindetriebs auf der Spindel verfahren werden. Die Temperatur der Mutter und auch die Temperatur der Umgebung wird durch je einen Temperatursensor erfasst, und aus den beiden gemessenen Temperaturen wird eine Temperaturdifferenz gebildet, auf deren Grundlage ein Steuerelement aktiviert wird. Ein zusätzliches Medium für den Transport des Schmierfettes in der Schmierfettleitung zur Gewindespindel und auch eine Aufteilung des Schmierfettes in eine Vielzahl von Einzelportionen sind nicht vorgesehen.
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Aus der
DE 94 10 890 U1 ist ein Misch-Schmiersystem bekannt, in welchem eine Mischung aus Fließfett und Luft gebildet wird. Diese Mischung kann zu bestimmten Reibstellen eines technischen Systems kontinuierlich oder in intermittierendem Betrieb geführt werden. Dabei ist das Schmierfett bzw. ein anderes Schmiermittel homogen in der Druckluft verteilt und wird als Gemisch mindestens einer Sprühdüse zugeführt. Dieses bekannte Misch-Schmiersystem ist als Spurkranz-Schmieranlage für Schienenfahrzeuge konzipiert, um die Spurgrenzen der Räder in Intervallen mit dem Schmierstoff-Luft-Gemisch zu besprühen.
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Aus der
JP-2003-269569 A ist es bekannt, in der Gewindespindel eines Kugelrolltriebs einen Axialkanal zentral auszubilden. Dieser Axialkanal ist über eine Vielzahl von Querkanälen mit dem Außenumfang der Gewindespindel verbunden, wobei diese Querkanäle Schmierfettauslässe in dem Gewindegang bilden. Die Abstände zwischen benachbarten Querkanälen und/oder deren Durchmesser ändern sich derart, dass über die gesamte Länge der Mutter jeweils gleichmäßige Mengen an Schmierfett in den Gewindegang eingedrückt werden. Eine Portionierung vorgegebener Schmierfettmengen in einer Dosiereinrichtung und auch die gesonderte Förderung der einzelnen Schmierfettportionen ist nicht möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schmiervorrichtung für einen Kugelgewindetrieb zu schaffen, bei welcher die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und eine vollständige und gleichmäßige Schmierung des Kugelgewindes der Mutter ohne unerwünschtes Austreten von Schmiermittel erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine vorbestimmte Fließfettmenge mittels einer Dosiervorrichtung in die Fließfettleitung eingeführt. Das Fließfett stammt aus einem Fließfettreservoir und gelangt unter dem geeigneten Druck einer Motorpumpe in die Dosiereinrichtung und in die Fließfettleitung. Gemäß der Erfindung ist die Fließfettleitung an eine Druckmittelquelle bzw. eine Druckgasleitung angeschlossen. Sobald sich die in der Dosiereinrichtung zugemessene Portion an Fließfett in der Fließfettleitung befindet, wird durch einen Druckmittelstoß diese Fließfettmenge in der Fließfettleitung und dem daran angeschlossenen Spindelkanal bis zu der in der Schmierposition befindlichen Mutter gedrückt. Das Fließfett verteilt sich unter Einwirkung des Druckmitteldruckes gleichmäßig in den Gewindegängen der Mutter. Nach dem Einpressen der Fließfettportion in die Mutter befindet sich in der Fließfettleitung lediglich das für den Transport genutzte Druckmittel, das zweckmäßig ein Druckgas z. B. Druckluft ist. Die Erzeugung des Druckgasstoßes erfolgt durch Öffnen eines Pneumatikventils. Während des Schmiervorganges entweicht die Druckluft über die an beiden Seiten der Mutter vorgesehenen Abstreifer und das Fließfett verteilt sich gleichmäßig in den vorhandenen Freiräumen zwischen den Gängen der Mutter, der Spindel und den Kugeln. Diese eingedrückte Menge an Fließfett verbleibt in der Mutter, auch wenn diese anschließend wieder aus ihrer Schmierposition herausfährt. Eine zu kurz bemessene Zeitspanne des Schmiervorganges ist nicht mehr von Bedeutung, weil das Fließfett bereits innerhalb einer sehr kurzen Zeit durch die Druckluft in der gesamten Mutter verteilt ist. Auch zu lange Fließfettleitungen sind nicht mehr relevant, weil die Leitung durch die den Fließfettpfropfen treibende Druckluft leergeblasen wird. Auch das Auslaufen von Fließfett bei vertikal stehender Spindel wird vermieden.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, in der eine Schmiervorrichtung zusammen mit einem Kugelgewindetrieb schematisch dargestellt ist.
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Der in der Zeichnung dargestellte Kugelgewindetrieb enthält eine vertikale stationäre Gewindespindel 1, auf der eine Mutter 2 über Reihen von Kugeln 3 drehbar gelagert ist. Durch Verdrehen der Mutter 2 auf der Spindel 1 wird die Mutter in Axialrichtung der Gewindespindel 1 verfahren. Die Mutter 2 hat eine hohlzylindrische Form und weist an ihrem unteren Ende einen angeformten Flansch 4 auf. In der Zeichnung befindet sich die Mutter 2 in der Schmierposition.
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In dem oberen Abschnitt der Spindel 1 verläuft ein Axialkanal 5, der im Bereich der dargestellten Schmierposition der Mutter 2 über einen Auslass 6 ausmündet. Ein Einlass 7 des Kanals 5 befindet sich am oberen Ende der Spindel 1 in einer kurzen Buchse 8.
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An den Einlass 7 ist eine Fließfettleitung 10 angeschlossen, über die portionierte Mengen an Fließfett in den Kanal 5 und in die Mutter 2 eingedrückt werden. Über einen Adapter 11 ist an diese Fließfettleitung 10 eine Dosiereinrichtung 12 angeschlossen, die zwei Dosiermodule 13, 14 aufweist. Jedes dieser beiden Dosiermodule 13, 14 ist mit der Fließfettleitung 10 über eine Zweigleitung 15, 16 verbunden. Den beiden Modulen 13, 14 ist je ein Ventil 17, 18 vorgeschaltet, das als Rückschlagventil ausgebildet sein kann. Die Dosiereinrichtung 12 wird mit Fließfett versorgt, das von einer Motorpumpe 20 unter einem Druck von etwa 30 bar durch eine Leitung 19 zugeführt wird.
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In dem Adapter 11 befinden sich die Einmündungen der beiden Zweigleitungen 15, 16 in die Fließfettleitung 10 sowie ein Ventil 22, das hier als Rückschlagventil ausgebildet ist. An dieses Rückschlagventil 22 ist über eine Leitung 23 ein Schaltventil 24 angeschlossen, das hier als mechanisch angesteuertes Magnetventil ausgebildet ist und die Verbindung zu einem Drucklufterzeuger 25 herstellt oder unterbricht, der einen Systemdruck von 6 bar aufrechterhält.
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Die dargestellte Schmiervorrichtung arbeitet wie folgt.
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Für einen durchzuführenden Schmiervorgang wird die Mutter 2 auf der Spindel 1 durch Verdrehen in die dargestellte Schmierposition verfahren, in welcher die Ausmündung 6 des Kanals 5 sich im mittleren Abschnitt der Mutter 2 befindet. Mit Hilfe der Dosiereinrichtung 12 wird über die Druckleitung 19 mit einem Druck von ca. 30 bar zugeführtes Fließfett in vorgegebenen Mengen portioniert, wobei in jedem der Dosiermodule 13, 14 Portionen von 0,03 bis 0,3 cm3 erzeugt werden. Diese Fließfettportionen werden im Adapter 11 in die – in diesem Zustand leere – Fließfettleitung 10 eingeführt. Unmittelbar nach diesem Einführvorgang öffnet das Elektromagnetventil 24 und Druckluft strömt aus dem System 25 über die Leitung 23 und das Ventil 22 in die Fließfettleitung 10. Im System beträgt der Druck der Druckluft 6 bar. Durch Öffnen des Ventils 22 im Adapter 11 drückt die einströmende Druckluft die portionierte Fließfettmenge in der Fließfettleitung 10 in Richtung auf den Kanal 5. Je nach Betriebsbedingung kann sich ein Fließfett-Luft-Gemisch in der Fließfettleitung 10 und in den nachfolgenden Strömungsräumen 5, 6 bilden. Nach dem vollständigen Einführen der Fließfettportion in die Gewindegänge der Mutter 2, der Kugeln 3 und der Spindel 1 ist die Fließfettleitung 10 entleert, wodurch ein unerwünschtes Nachfließen von Fließfett nach dem Verfahren der Mutter 2 aus der dargestellten Schmierposition vermieden wird.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können statt des vertikal ausgerichteten Kugelgewindetriebs auch horizontal angeordnete Gewindetriebe bzw. Kugelumlaufspindeln mit der erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung ausgestattet werden. Darüber hinaus kann die Dosiereinrichtung auch nur einen einzigen oder auch mehr als zwei Dosiermodule aufweisen. Wesentlich ist, dass während oder nach der Positionierung die Fließfettportionen mit Hilfe eines Druckmittels als Fördermedium in der Schmiermittelleitung bis zu dem Kugelgewindetrieb transportiert und innerhalb der Mutter des Kugelgewindetriebes gleichmäßig verteilt werden, wobei nach Abschluss eines Schmiervorgangs in den Fließfettleitungen keine Restmengen an Schmiermittel mehr vorhanden sind und bei dem nächstfolgenden Schmiervorgang eine zugemessene Portion an frischem – nicht gealtertem – Schmiermittel in die Mutter eingeführt bzw. eingepresst wird. Die Schmiervorrichtung kann auch als mobile bzw. tragbare Baueinheit ausgeführt sein und bei Bedarf an bequem zugängliche Leitungsanschlüsse der Maschine angeschlossen werden. Daneben besteht auch die Möglichkeit, an eine einzige Dosiereinrichtung mehrere Kugelgewindespindeln über gesonderte Druckleitungen anzuschließen, wobei unterschiedliche Längen der verschiedenen Druckleitungen für die gute Qualität der Schmiereffekte unerheblich sind wegen der Wirkung der Steuerelemente im System.
