-
Die Erfindung betrifft einen Abstreifer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Abstreifers.
-
Derartige Abstreifer werden beispielsweise bei Werkzeugmaschinen verwendet, um Kühl-/Schmiermittel und Späne von Funktionsflächen von Teleskopabdeckungen, Maschinen, Pinolen, Gliederschürzen oder von Führungen, vorzugsweise Linearführungen abzustreifen.
-
-
All diese Abstreifer haben im Prinzip eine Abstreiferlippe, die gleitend an der abzustreifenden Fläche anliegt und eine Basis - auch Trägerteil genannt, über die der Abstreifer an einem Halter befestigt ist. Die Geometrie der Abstreiferlippe ist an die jeweilige Abstreifaufgabe angepasst.
-
Ein Problem bei derartigen Abstreifern besteht darin, dass diese zum einen verschmutzen können, wobei durch die Verschmutzung beispielsweise der Anpressdruck an die abzustreifende Fläche vergrößert wird, so dass der Abstreifer einem übermäßigem Verschleiß ausgesetzt ist. Durch eine derartige Verschmutzung wird darüber hinaus die Reibung zwischen Abstreifer und abzustreifender Fläche vergrößert, so dass zur Verstellung der Gliederschürze bzw. des entlang der Führung geführten Bauelementes höhere Stellkräfte erforderlich sind und die Stellgeschwindigkeit verringert wird und mehr Kraft zur Verstellung erforderlich ist. Darüber hinaus ist das Abstreifen der Späne und des Kühl-/Schmiermittels verschlechtert.
-
Die
DE 41 41 038 A1 zeigt einen Abstreifer einer Linearführung, der über Kanäle und Schaumstoffkörper geschmiert wird. Die Kanäle sind als Nuten gebildet, die über zumindest ein weiteres Bauteil verschlossen werden.
-
Die
DE 71 37 781 U zeigt einen Abstreifer mit einem Bereich aus zelligem selbstschmierendem Kunststoff, an dem eine Lippe ausgebildet ist. Der Abstreifer hat einen tragenden Bereich aus Kunststoff höherer Steifigkeit. Der Abstreifer ist in eine metallische Halterungsschiene eingesetzt. Der zellige Kunststoff hat Poren, die mit einem Gleitmittel gefüllt sind.
-
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Abstreifer und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Abstreifers zu schaffen, bei dem der Verschleiß und die Verschmutzungsanfälligkeit verringert sind.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Abstreifer mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Erfindungsgemäß hat der Abstreifer eine Abstreiferlippe und eine Basis zum Befestigen des Abstreifers an einem geeigneten Halter bzw. einer Fläche. Der Abstreifer ist vorzugsweise aus Kunststoff oder Gummi gefertigt, wobei dieser einen Anteil an Schmiermittel enthält, das derart eingebunden ist, dass es während des Abstreifens einer abzustreifenden Fläche abgegeben wird. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest im Bereich der Abstreiferlippe zumindest deren Oberfläche nanostrukturiert sein.
-
Gemäß der Erfindung ist die Abstreiferlippe mit Kapillaren versehen, die im Auslieferungszustand mit dem Schmiermittel gefüllt sind und bei bestimmungsgemäßem Gebrauch, d. h. bei Anlage an einer abzustreifenden Oberfläche, das Schmiermittel abgeben.
-
Diese Kapillaren können durch das Gefüge des Abstreifermaterials vorgegeben sein. Bei einer bevorzugten Lösung sind die Kapillaren durch Mikrobohrungen gebildet, die nach der Formgebung des Abstreifers, beispielsweise durch Extrudieren, Spritzen oder dergleichen durch einen weiteren Fertigungsgang eingebracht werden. Prinzipiell ist es auch möglich, die natürlichen, gefügebedingten Kapillarstrukturen und die als Mikrobohrungen ausgeführten Kapillarstrukturen in einer Mischform auszubilden.
-
Die Abmessung der Kapillaren (beispielsweise Mikrobohrungen) ist so gewählt, dass das in den Kapillaren oder einem sonstigen Ölreservoir gehaltene Schmiermittel bei nicht bestimmungsgemäßem Gebrauch, d. h. im Auslieferungszustand oder bei nicht an einer abzustreifenden Oberfläche anliegendem Zustand, das Schmiermittel hält und dann bei bestimmungsgemäßem Gebrauch (Anlage an der abzustreifenden Oberfläche) einen dünnen Schmiermittelfilm erzeugt.
-
Dementsprechend wirkt das Kapillarsystem oder die Mikrobohrungen nach Art der Tintenkapillare eines Füllfederhalters, die in dem Zustand, in dem die Feder nicht auf die Schreibunterlage gesetzt ist, die Tinte zurückhält und bei Ansetzen der Feder, d. h. bei Aufsetzen auf die Schreibunterlage, etwas deformiert wird, so dass die Tinte über die Kapillare aus dem Tintentank abgesaugt wird.
-
Durch diesen Kapillareffekt wird ein sehr dünner Ölfilm auf die abzustreifende Oberfläche aufgebracht, der zum sauberen „Laufen“ des Abstreifers ausreicht, so dass der Abstreifer ohne Rattern über die abzustreifende Fläche gleitet.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung stehen die Kapillaren in Fluidverbindung mit einem großvolumigeren Schmiermittel-Reservoir, aus dem das Schmiermittel über die Kapillaren hin zur abzustreifenden Fläche transportiert wird.
-
Dementsprechend ist beim erfindungsgemäßen Verfahren des Abstreifers vorgesehen, nach oder bei der eigentlichen Formgebung des Abstreifers ein Kapillarsystem zumindest in dem Bereich auszubilden, der zur Anlage an eine abzustreifende Fläche vorgesehen ist. In einem weiteren Schritt wird dann dieses Kapillarsystem mit einem geeigneten Schmiermittel, vorzugsweise Öl, gefüllt.
-
Die Abstreiferlippe kann einstückig mit einer Basis ausgebildet oder an diese durch Vulkanisieren oder dergleichen angesetzt sein.
-
Das Schmiermittel kann auf Ölbasis hergestellt sein. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Schmiermittel einsetzbar, die die Reibung zwischen Abstreiferlippe und abzustreifender Fläche verringern.
-
Das Schmiermittel kann auch teflonhaltig oder ähnlich ausgebildet sein.
-
Eine Nanostrukturierung kann als Oberflächenschicht aufgebracht sein.
-
Die Nanotechnologie wird hier genutzt und eingesetzt, um die Abstreiferfläche insgesamt zu optimieren. Dieser Effekt ist grundsätzlich einsetzbar aber besonders für die Trockenbearbeitung geeignet.
-
Prinzipiell ist es auch möglich, das Gefüge des Kunststoffes oder Gummis mit nanodispersen Einbringungen oder Nanopartikeln zu versehen, die im Hinblick auf einen Lotuseffekt und/oder eine Verschleißfestigkeit und/oder einer Verschmutzungsneigung oder dergleichen optimiert sind.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Abstreifers für eine Gliederschürze;
- 2 einen Führungsbahnabstreifer;
- 3 einen Führungsbahnabstreifer gemäß 2 in Einzeldarstellung;
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abstreifers;
- 5 eine Prinzipdarstellung eines Kapillarsystems eines erfindungsgemäßen Abstreifers; und
- 6 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 3, bei der Kapillaren durch Mikrobohrungen ausgebildet sind.
-
Demgemäß haben derartige Abstreifer 1 eine Abstreiferlippe 2, die an der abzustreifenden Fläche 4, beispielsweise einer Teleskopabdeckung, Gliederschürze (1) oder einer Führungsbahn (2) anliegt, um Kühl-/Schmiermittel, Späne, sonstige Verschmutzungen abzustreifen. Diese Abstreifer sind entweder an einem stillstehenden Teil der Werkzeugmaschine oder an einem sich bewegenden Element der Werkzeugmaschine angeordnet, wobei jeweils die Befestigung über eine Basis 6 des, auch Trägerteil genannt, an einem Halter 8 erfolgt.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Halter 8 als Profilelement ausgeführt, in das ein entsprechendes Profil der Basis 6 form- und kraftschlüssig eingreift. Bei dem Führungsbahnabstreifer gemäß 2 ist die Basis 6 mit einem Führungswagen 10 verschraubt, der entlang der Führungsschiene 12 verschiebbar ist. Der Halter ist hier am Führungswagen 10 ausgebildet.
-
3 zeigt eine Einzeldarstellung eines derartigen Führungsbahnabstreifers (Linearabstreifer). Man sieht in dieser Darstellung deutlich die umlaufende Abstreiferlippe 2, die mit einer vergleichsweise steifen Basis 6 verbunden ist, die wiederum mit einem geeigneten Halter, hier der Stirnfläche des Führungswagens 10 verschraubt ist. Die Geometrie der Abstreiferlippe 2 erschließt sich aus dem Schnitt A-A. Die eigentliche Abstreiferlippe 2 ist durch eine Abstreifernut 13 begrenzt, die sich entlang der abstreiferlippenseitigen Kontur der Basis 6 erstreckt.
-
Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel ist es bevorzugt, wenn die Abstreiferlippe 2 durch Vulkanisieren oder ein sonstiges Verbindungsverfahren mit der Basis 6 verbunden ist.
-
4 zeigt einen abgewinkelten Abstreifer, bei dem die Abstreiferlippe 2 mit Bezug zur Basis 6 angestellt ist. Um die Elastizität der Abstreiferlippe 2 zu gewährleisten, ist im Übergangsbereich zwischen der Basis 6 und der dazu angestellten Abstreiferlippe 2 wiederum eine Abstreifernut 13 ausgebildet. Die Basis 6 kann durch eine in das Abstreifermaterial eingebrachte Verstärkung 22 ausgesteift sein. Die Abstreiferlippe 2 und derjenige Teil des Abstreifers 1, der die Verstärkung 22 aufnimmt, können aus dem gleichen Material, das heißt Kautschuk, Gummi oder einem sonstigen Kunststoff hergestellt sein.
-
Der Abstreifer 1 wird dann über die verstärkte Basis 6 an einem geeigneten Halter oder einer sonstigen Montageschnittstelle der abzustreifenden Einheit befestigt.
-
Der prinzipielle Aufbau derartiger Abstreifer ist aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
-
Die Abstreiferlippe 2 kann einstückig mit der Basis 6 ausgebildet sein oder an diese beispielsweise durch Vulkanisieren angesetzt werden.
-
Bevorzugt werden einstückige Ausführungen, wobei der Grundwerkstoff beispielsweise Polyurethan (PUR), Gummi oder Kautschuk sein kann. Dieses kann beispielsweise im Extrudierverfahren zu den dargestellten Profilen verarbeitet werden. Erfindungsgemäß kann dieser Grundwerkstoff nanodisperse Einbringungen, mit anderen Worten gesagt, Nanopartikel enthalten, die dazu führen, dass die Oberfläche zumindest im Bereich der Abstreiferlippe 2 schmutzabweisend und auch flüssigkeitsabweisend ausgeführt ist. Dieser Effekt wird allgemein als „Lotuseffekt“ bezeichnet. Eine Nanostrukturierung kann auch die Verschleißfestigkeit der Abstreiferlippe erheblich gegenüber unbehandelten Abstreifern verbessern. Prinzipiell kann durch die Einbringung geeigneter Nanopartikel die gewünschte Eigenschaft, beispielsweise die Flexibilität, die Festigkeit, die Zähigkeit, die Verschmutzungsresistenz, die Verschleißfestigkeit, der Reibwiderstand etc. im Hinblick auf unterschiedliche Betriebsbedingungen angepasst werden. Bevorzugt wird es, wenn diese Nanopartikel Kristalite oder Fasern mit Abmessungen von einigen Nanometern (nm) bis zu einigen Hundert Nanometern sind.
-
Alternativ kann der Lotuseffekt auch erzielt werden, wenn lediglich eine Oberflächenbeschichtung mit derartigen Nanopartikeln aufgebracht wird. Dabei kann es, wie in 1 strichpunktiert angedeutet, ausreichend sein, diese Beschichtung lediglich im Bereich der Abstreiferlippe 2 aufzubringen und die eigentliche Basis 6 unbeschichtet zu lassen.
-
Um die Verschleißfestigkeit des Abstreifers 1 weiter zu verbessern, kann zusätzlich oder alternativ der Grundwerkstoff des Abstreifers 1, insbesondere die Abstreiferlippe 2 mit Schmiermittel versetzt sein, das während des Abstreifens der Fläche 4 über die Kontaktfläche zwischen Abstreiferlippe 2 und dieser Fläche 4 abgegeben werden, so dass dieser Bereich hinreichend geschmiert ist. Dieses Schmiermittel kann beispielsweise auf Ölbasis hergestellt sein. Prinzipiell können jedoch auch teflonhaltige Schmiermittel oder dergleichen in das Grundmaterial eingebracht sein. Vorstellbar ist es auch, derartige Schmiermittel als nanodisperse Einbringung (Nanopartikel) auszubilden, so dass neben dem erläuterten Lotuseffekt auch die Schmierung über die Nanopartikel erfolgt.
-
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Schmiermittel in Kapillaren aufgenommen ist, die in der Abstreiferlippe 2 zumindest in dem Bereich ausgebildet sind, der in Anlage an die abzustreifende Fläche 4 gelangt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Kapillarsystem 16 beim Herstellen des Abstreifers 1 durch ein geeignetes Herstellverfahren (Extrudieren, Spritzgießen oder dergleichen) ausgebildet - dementsprechend handelt es sich um ein im weitesten Sinn gefügebedingtes Kapillarsystem mit einem unregelmäßigen Kapillarverlauf, wobei allerdings sichergestellt sein sollte, dass hinreichend viele Kapillaren des Kapillarsystems 16 in dem an der Fläche 4 anliegenden Bereich der Abstreiferlippe 2 münden.
-
6 zeigt eine Variante, bei der das Kapillarsystem 16 nicht gefügebedingt, sondern durch Mikrobohrungen 18 ausgebildet ist, die nach oder bei der Formgebung des Abstreifers ausgebildet werden. Diese Fertigungsvariante ermöglicht es, das Kapillarmuster so auszubilden, dass im Anlagebereich an die Fläche 4 gezielt Mikrobohrungen/Kapillaren münden, um die Schmiermittelzufuhr beim Abstreifen zu ermöglichen.
-
Mit anderen Worten gesagt, beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind die Kapillaren des Kapillarsystems 16 durch das Material und das Fertigungsverfahren zur Formgebung des Abstreifers 1 vorbestimmt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 6 wird das Kapillarsystem 16 durch einen eigenen Fertigungsschritt während der Formgebung oder nach der Formgebung mit vorgegebener Geometrie ausgebildet.
-
Um das Schmiermittelvolumen zu vergrößern, kann im Abstreifer 1 oder im Bereich der Abstreiferlippe 2 ein in 5 strichpunktiert angedeutetes Reservoir 20 ausgebildet werden, das in Fluidverbindung mit dem Kapillarsystem 16 steht, so dass eine hinreichende Schmierung des Abstreifers über einen langen Zeitraum gewährleistet ist.
-
Das Schmiermittel-Reservoir 20 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass es eine hinreichende Schmierung über die vorbestimmte Nutzungszeit des Abstreifers gewährleistet. Prinzipiell ist es natürlich auch möglich, den Abstreifer wieder mit dem Schmiermittel zu tränken und so das Kapillarsystem 16 und das Reservoir 20 aufzufüllen.
-
Vorversuche zeigten, dass durch die Ausbildung eines derartigen schmiermittelhaltigen Kapillarsystems 16 das beschriebene „Rattern“ nicht mehr oder zumindest in stark geringem Maße auftritt. Auf diese Weise kann der Verschleiß, das Schwingungsverhalten und die Lebensdauer des Abstreifers optimiert werden, wobei die Schwingungen durch die verbesserte Schmierung in den bei der Nutzung herkömmlicher Abstreifer auftretenden Frequenzbereichen beseitigt oder zumindest gedämpft werden.
-
Durch das Kapillarsystem 16 (natürliche unregelmäßige Kapillaren, Mikrobohrungen) ist es möglich, im Abstreifer 1 eine verhältnismäßig große Menge an Schmiermittel, vorzugsweise Öl, zu speichern und diese in Minimalmengen bei Abstreiferbelastung abzugeben, wobei die Kapillarwirkung zum Nachsaugen/Fördern von Schmiermittel, ähnlich wie bei einem Füllfederhalter ausgenutzt wird. Der Durchmesser der Kapillaren/Mikrobohrungen ist so gewählt, dass der Austritt von Schmiermittel in unbelastetem Zustand verhindert wird und bei Belastung Schmiermittel durch die beschriebene Kapillarwirkung in Minimalmenge auf die Führung aufgebracht wird.
-
Der Mikrobohrungs- oder Kapillardurchmesser richtet sich dementsprechend nach der Belastung des Abstreifers, dem Abstreifermaterial und der Abstreifergeometrie.
-
Bei einem Abstreifer gemäß 1 wird das Kapillarsystem 16 mit den „natürlichen“ Kapillaren oder mit den Mikrobohrungen 18 vorzugsweise im Bereich der Abstreiferlippe 2 ausgebildet. Bei einem Führungsbahnabstreifer gemäß 2 ist dieses Kapillarsystem in dem gesamten, die Führung (abzustreifende Fläche) 4 umgreifenden Bereich ausgebildet, wobei die Mündung der Mikrobohrungen 18 etwa senkrecht zur abzustreifenden Fläche verläuft.
-
Das Bohrungsmuster kann im Hinblick auf die Optimierung des Schmiermittelfilms mit unterschiedlichen Abständen der Mikrobohrungen 18 ausgebildet sein.
-
Die Erfindung ist prinzipiell bei allen Abstreifertypen einsetzbar, wobei auch im Hinblick auf die Materialwahl des Grundwerkstoffes keine Beschränkungen bestehen. Prinzipiell können derartige Abstreifer auch aus anderen Materialien als Kunststoff hergestellt sein.
-
Je nach Art des Schmiermittels bzw. der Nanopartikel können diese bereits vor der eigentlichen Formgebung durch Extrudieren oder dergleichen in den Grundwerkstoff eingebracht werden. Bei einer Beschichtung können sowohl die Schmiermittel als auch die Nanostruktur nach der Formgebung als Oberflächenschicht aufgebracht werden.
-
Offenbart ist ein Abstreifer, bei dem Schmiermittel und/oder nanodisperse Strukturen in das Abstreifermaterial eingebracht oder aufgebracht werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Abstreifer
- 2
- Abstreiferlippe
- 4
- abzustreifende Fläche
- 6
- Basis
- 8
- Halter
- 10
- Führungswagen
- 12
- Führungsschiene
- 13
- Abstreifernut
- 14
- Schmiermittel
- 16
- Kapillarsystem
- 18
- Mikrobohrungen
- 20
- Reservoir
- 22
- Verstärkung
