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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wälzlageranordnung mit einer Versorgungseinheit, welche einem Lagerabschnitt eine geringe Menge Schmiermittel zuführt, und eine Schmiereinheit, welche rotierenden Komponenten, wie bspw. ein Wälzlager, eine geringe Menge Schmiermittel zuführt.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Wälzlager werden als Spindellagerungen für Werkzeugmaschinen verwendet. Manche Wälzlager verwenden eine Öl-Luftschmierung, um eine angemessene Schmierung des Wälzlagers sicherzustellen (siehe z. B., japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2009-58091 (
JP 2009-58091 A )). Jedoch bringt die Öl-Luftschmierung aufgrund von Luftverbrauch hohe Betriebskosten mit sich, und benötigt Nebeneinrichtungen, wie bspw. eine Öl-Luftversorgungsanordnung und eine Luftreinigungseinheit, welche wahrscheinlich zu hohen Vorrichtungskosten führen.
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Als ein anderes Mittel zum Schmieren eines Wälzlagers, ist eine Lageranordnung mit einer integrierten Schmiereinheit bekannt (siehe z. B., japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2004-108388 (
JP 2004-108388 A )). In der Lageranordnung ist eine ringförmige Schmiereinheit auf einem fixierten Lagerring (Festring) eines Innenrings und eines Außenrings montiert und das Wälzlager und die Schmiereinheit sind gemeinsam integriert/eingebaut. Die Schmiereinheit beinhaltet einen Tank, in welchem ein Schmiermittel aufbewahrt ist und eine Pumpe, welche das Schmiermittel in dem Tank in einen ringförmigen Raum zwischen dem Innenring und dem Außenring abfordert.
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Eine geringe Menge Schmiermittel wird von der Pumpe abgefordert. Die abgeforderte Menge an Schmiermittel wird über Steuerungsabläufe der Pumpe angepasst. In einer Lageranordnung mit solch einer Schmiereinheit, wie vorstehend beschrieben, zusammen mit einem Wälzlager, kann eine geringe Menge Schmiermittel in den zwischen dem Innenring und dem Außenring ausgebildeten, ringförmigen Raum abgefordert werden. Das abgeforderte Schmiermittel haftet an Laufringoberflächen des Innen- und Außenrings und an Wälzkörpern an, wodurch es dem Wälzlager ermöglicht geschmiert zu sein.
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Für einen Tank für die Schmiereinheit wie vorstehend beschrieben, ist es üblicherweise vorzuziehen, dass ein Auslassstutzen bzw. eine Auslassöffnung (Auslassabschnitt), durch welchen das Schmiermittel ausfließt, an der untersten Position ausgebildet ist. Der Grund ist wie folgt. Wenn der Auslassstutzen an einer leicht hohen/höheren Position in dem Tank ausgebildet ist, wenn die Schmiermittelmenge bis zu einem Grad abnimmt, dass die Oberfläche des Schmiermittels niedriger ist als der Auslassstutzen, fließt Luft in dem Tank durch den Auslassstutzen aus. Des Weiteren verbleibt das Schmiermittel in einem Bereich niedriger als der Auslassstutzen, ungenutzt. Dadurch könnte das Schmiermittel im Stand der Technik, wenn der Auslassstutzen nicht an der niedrigsten/untersten Position ausgebildet ist, in dem Tank nicht aufgebraucht werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Wälzlageranordnung und eine Schmiereinheit bereitzustellen, welche einem Schmiermittel in einem Tank der Schmiereinheit ermöglichen aufgebraucht zu werden.
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Eine Wälzlageranordnung in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Lagerabschnitt mit einem Innenring, einem Außenring, einer Vielzahl an Wälzkörpern, welche zwischen dem Innenring und dem Außenring eingeschoben sind, und einen Käfig, welcher die Wälzkörper so hält, dass die Wälzkörper in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, und eine Schmiereinheit mit einem Tank, welcher ein Schmiermittel speichert, das einem zwischen dem Innenring und dem Außenring ausgebildeten ringförmigen Raum zuzuführen ist und der einen Auslassabschnitt hat, durch welchen das Schmiermittel ausfließt. Die Schmiereinheit ist benachbart/angrenzend zu dem ringförmigen Raum vorgesehen. Der Tank hat einen flexiblen Beutel, in welchem das Schmiermittel gespeichert ist. Der Beutel ist mit dem Schmiermittel gefüllt und ermöglicht dem Schmiermittel, durch den Auslassabschnitt auszufließen, wenn ein Volumen des Beutels abnimmt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorhergehenden und weiteren Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Zahlen dazu verwendet werden gleiche Elemente zu repräsentieren und wobei:
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1 eine Längsschnittansicht einer Wälzlageranordnung zeigt;
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2 eine Querschnittansicht der in 1 dargestellten Wälzlageranordnung zeigt;
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3 eine Schnittansicht zeigt, welche eine Pumpe abbildet;
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4 eine Querschnittansicht eines in einer Schmiereinheit vorgesehenen Tanks zeigt;
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5 eine Schnittansicht des in 4 dargestellten Tanks entlang der Linie B-B in 4 zeigt; und
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6 eine grafische Darstellung zeigt, welche einen Benutzungszustand darstellt, in dem eine etwa halbe Menge des gespeicherten Schmiermittels ausgeflossen ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform einer Wälzlageranordnung wird beschrieben. 1 zeigt eine Längsschnittansicht einer Wälzlageranordnung 10. 2 zeigt eine Querschnittansicht der in 1 dargestellten Wälzlageranordnung 10. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Wälzlageranordnung 10 einen Lagerabschnitt 20 und eine Schmiereinheit 40. Die Wälzlageranordnung 10 in der vorliegenden Ausführungsform ist in einem Lagergehäuse 8 untergebracht, um eine Spindel/Achse (Welle 7) einer Werkzeugmaschine zu lagern, um eine Rotation der Achse zu ermöglichen.
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Der Lagerabschnitt 20 hat einen Innenring 21, einen Außenring 22, eine Vielzahl an Kugeln (Wälzkörper) 23, und einen Käfig 24, welcher die Kugeln 23 hält. Der Innenring 21 beinhaltet ein zylindrisches Teil, welches von außen auf die Welle 7 eingepasst/aufgesetzt ist. Der Innenring 21 hat einen Innenring-Hauptkörperabschnitt 31 auf einer ersten Seite in einer Axialrichtung (in 1, die linke Seite) und einen Innenring-Erstreckungsabschnitt 32 auf einer zweiten Seite in der Axialrichtung (in 1, die rechte Seite). Als eine Laufringoberfläche ist eine Laufringrille (nachfolgend als eine Innenring-Laufringrille 25 bezeichnet) auf einem äußeren Umfang des Innenring-Hauptkörperabschnitts 31 ausgebildet. In der vorliegenden Erfindung sind der Innenring-Hauptkörperabschnitt 31 und der Innenring-Erstreckungsabschnitt 32 gemeinsam durchgängig ausgebildet bzw. zusammen integriert und sind unteilbar, könnten jedoch separat voneinander sein. Mit anderen Worten könnte der Innenring-Erstreckungsabschnitt 32 ein ringförmiger Abstandhalter sein. Der Außenring 22 beinhaltet ein zylindrisches Teil, welches an einer inneren Umfangsoberfläche des Lagergehäuses 8 fixiert ist. Der Außenring 22 hat einen Außenring-Hauptkörperabschnitt 35 auf der ersten Seite in der Axialrichtung und einen Außenring-Erstreckungsabschnitt 36 auf der zweiten Seite in der Axialrichtung. Als eine Laufringoberfläche ist eine Laufringrille (nachfolgend als eine Außenring-Laufringrille 26 bezeichnet) auf einem inneren Umfang des Außenring-Hauptkörperabschnitts 35 ausgebildet. In der vorliegenden Erfindung sind der Außenring-Hauptkörperabschnitt 35 und der Außenring-Erstreckungsabschnitt 36 gemeinsam/zusammen eingebaut und sind unteilbar, könnten jedoch auch separat voneinander sein. Mit anderen Worten könnte der Außenring-Erstreckungsabschnitt 36 ein ringförmiger Abstandhalter sein.
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Die Kugeln 23 sind zwischen dem Innenring-Hauptkörperabschnitt 31 und dem Außenring-Hauptkörperabschnitt 35 eingeschoben und rollen/wälzen in der Innenring-Laufringrille 25 und der Außenring-Laufringrille 26. Der Käfig 24 beinhaltet ein ringförmiges Teil und hat eine Vielzahl an Taschen 27, welche entlang einer Umfangsrichtung ausgebildet sind. Der Käfig 24 hat ein Paar Ringabschnitte und Säulenabschnitte, welche die Ringabschnitte miteinander verbinden. In dem Käfig 24 sind die Taschen 27 jeweils zwischen den Ringabschnitten und einem Paar Säulenabschnitte ausgebildet, welche in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind. Jede der Kugeln 23 ist entsprechend in einer der Taschen 27 untergebracht. Somit kann der Käfig 24 die Vielzahl an Kugeln 23 halten, um die Kugeln 23 in der Umfangsrichtung anzuordnen. In der vorliegenden Erfindung sind die Kugeln 23 mit den Laufringrillen 25 und 26 in einem bestimmten Kontaktwinkel in Kontakt. Der Lagerabschnitt 20 ist ein Schrägkugellager. Wenn die Wälzlageranordnung 10 für eine Werkzeugmaschine verwendet wird, sind die Taschen 27 üblicherweise zylindrisch.
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Ein erster ringförmiger Raum 11 ist zwischen dem Innenring-Hauptkörperabschnitt 31 und dem Außenring-Hauptkörperabschnitt 35 ausgebildet. Ein zweiter ringförmiger Raum 12 ist zwischen dem Innenring-Erstreckungsabschnitt 32 und dem Außenring-Erstreckungsabschnitt 36 ausgebildet. Der erste ringförmige Raum 11 und der zweite ringförmige Raum 12 sind ineinander übergehend ausgebildet. Ein Dichtungsteil 13 ist auf der ersten Seite des ersten ringförmigen Raums 11 in der Axialrichtung vorgesehen, um zu verhindern, dass ein Schmiermittel innerhalb des Lagers, wo sich die Kugeln 23 und der Käfig 24 befinden, aus dem Lager nach außen austritt. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, könnte ein Dichtungsteil zwischen dem ersten ringförmigen Raum 11 und dem zweiten ringförmigen Raum 12 vorgesehen sein. Das Dichtungsteil könnte außerhalb des Lagers vorgesehen sein, solange das Schmiermittel innerhalb des Lagers nach wie vor daran gehindert werden kann, nach außen auszutreten.
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Die Kugeln 23 und der Käfig 24 sind in dem ersten ringförmigen Raum 11 vorgesehen. Die Schmiereinheit 40 ist in dem zweiten ringförmigen Raum 12 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform rotiert der Innenring 21, welcher ein rotierender Lagerring ist, zusammen mit der Welle 7 bezogen auf den Außenring 22, welcher als ein fixierter Lagerring dient. Somit ist die Schmiereinheit 40 auf einer inneren Umfangsoberfläche des Außenring-Erstreckungsabschnitts 36 in enger Verbindung eingepasst/montiert und (daran) befestigt. Demgegenüber ist zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche des Innenring-Erstreckungsabschnitts 32 und einer inneren Umfangsoberfläche der Schmiereinheit 40 ein sehr schmaler Spalt ausgebildet (ein ringförmiger Rahmen 41, nachfolgend beschrieben), um die Schmiereinheit 40 daran zu hindern, die Rotation des Innenrings 21 zu behindern.
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Wie in 2 dargestellt, ist die Schmiereinheit 40 im Allgemeinen wie ein Ring geformt. Die Schmiereinheit 40 beinhaltet einen Rahmen 41, einen Tank 42, eine Pumpe 43, einen Zirkulationsabschnitt bzw. Kreislaufabschnitt 44 und einen Energieversorgungsabschnitt 45. Der Rahmen 41 ist bspw. ein aus Harz ausgebildetes, ringförmiges Teil und hat eine kurzzylinderförmige Innenumfangswand 46, eine kurzzylinderförmige Außenumfangswand 47 und eine Vielzahl an Trennwänden 48a, 48b, 48c und 48d, welche zwischen den Umfangswänden 46 und 47 vorgesehen sind, und Seitenwände 48e und 48f (siehe 1). Die Wände definieren eine Vielzahl an Räumen K1, K2 und K3 entlang der Umfangsrichtung.
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Ein Tank 42 ist in dem ersten Raum K1 vorgesehen. Das dem ersten ringförmigen Raum 11 zuzuführende Schmiermittel 3 ist in dem Tank 42 gespeichert. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein flexibler Beutel 70 in dem ersten Raum K1 vorgesehen, und das Schmiermittel 3 ist in dem Beutel 70 gespeichert. Mit anderen Worten hat der Tank 42 den Beutel 70, in welchem das Schmiermittel 3 gespeichert ist. Der Beutel 70 wird nachfolgend weiter beschrieben.
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Die Pumpe 43 ist in dem zweiten Raum K2 untergebracht. Der Zirkulationsabschnitt 44 und der Energieversorgungsabschnitt 45 sind im dritten Raum K3 untergebracht. Somit sind der Rahmen 41, der Tank 42, die Pumpe 43, der Zirkulationsabschnitt 44 und der Energieversorgungsabschnitt 45 integriert/einstückig ausgebildet, um die Schmiereinheit 40 auszubilden.
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Die Schmiereinheit 40 ist lösbar an dem Außenring 22 (Außenring-Erstreckungsabschnitt 36) befestigt, welcher als der fixierte Lagerring dient. Die Schmiereinheit 40 ist mit dem Lagerabschnitt 20 einstückig/integriert ausgebildet. Wie in 1 dargestellt, ist die in dem zweiten ringförmigen Raum 12 vorgesehene Schmiereinheit 40 in der Axialrichtung benachbart zu dem ersten ringförmigen Raum 11 vorgesehen.
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Der Tank 42 beinhaltet den Beutel 70, in welchem das Schmiermittel 3, wie vorstehend beschrieben, gespeichert ist. Der Beutel 70 hat, in einem Teil davon, einen Auslassstutzen bzw. eine Auslassöffnung (Auslassabschnitt) 49, durch welchen das gespeicherte Schmiermittel 3 zu der Pumpe 43 ausfließt. Die Auslassöffnung 49 und die Pumpe 43 (ein Gehäuseabschnitt 51, nachfolgend beschrieben) sind durch einen Kanal (in den Zeichnungen nicht dargestellt) miteinander verbunden.
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Der Energieversorgungsabschnitt 45 hat einen Energieerzeugungsabschnitt 45a und einen Sekundärbatterieabschnitt 45b. Der Energieerzeugungsabschnitt 45a ist so konfiguriert, dass das Rotieren des Innenrings 21 dem Energieerzeugungsabschnitt 45a ermöglicht, Energie zu erzeugen. Mit anderen Worten ist ein Rotor 45a-1 auf einem äußeren Umfang des Innenring-Erstreckungsabschnitts 32 vorgesehen. Der Energieerzeugungsabschnitt 45a hat einen Stator 45a-2, welcher auf einem inneren Umfang des Rahmens 41 vorgesehen ist. Der Rotor 45a-1 ist magnetisiert, um alternierend N-Pole und S-Pole entlang der Umfangsrichtung bereitzustellen. Der Stator 45a-2 ist aus einem magnetischen Material ausgebildet und so vorgesehen, dass der Rotor 45a-1 durch eine radial innere Seite des Stators 45a-2 hindurch geht. Energie, welche durch den Energieerzeugungsabschnitt 45a erzeugt wird, ist in dem Sekundärbatterieabschnitt 45b gespeichert.
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Der Zirkulationsabschnitt 44 beinhaltet eine Platine mit einem programmierten Mikrocomputer und überträgt Steuerungssignale (Ansteuersignale) zu der Pumpe 43. Mit anderen Worten stellt der Zirkulationsabschnitt 44 der Pumpe 43 Antriebsenergie bereit (stellt eine vorbestimmte Spannung bereit). Der Zirkulationsabschnitt 44 hat eine Funktion zum Ausführen verschiedener Prozesse neben der Funktion die Pumpe 43 anzutreiben (Antriebssteuerungsabschnitt). Zum Beispiel, kann der Zirkulationsabschnitt 44 ein Signal von einem Sensor (in den Zeichnungen nicht dargestellt) erfassen, der in der Schmiereinheit 40 vorgesehen ist. Basierend auf dem Signal, kann der Zirkulationsabschnitt 44 verschiedene Prozesse/Abläufe ausführen.
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3 zeigt eine Schnittansicht, welche die Pumpe 43 abbildet. Die Pumpe 43 beinhaltet eine kleine Pumpe (Mikropumpe) und ist an einem Teil (unteren Teil) des Rahmens 41 befestigt (siehe 2). Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Pumpe 43 ein Gehäuse 53, eine Düse 50, den Gehäuseabschnitt 51 und ein piezoelektrisches Element 55. Die Düse 50 ist so vorgesehen, dass sie sich von dem Gehäuse 53 aus erstreckt. Der Gehäuseabschnitt 51 speichert das Schmiermittel 3. Das piezoelektrische Element 55 wird dazu verwendet, das Schmiermittel abzufördern.
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Die Pumpe 43 hat einen stromaufwärtiger Seitenkanal 58 und ein erstes Rückschlagventil/Absperrventil 59. Der stromaufwärtige Seitenkanal 58 verbindet den Gehäuseabschnitt 51 mit einem Einlasskanal/einer Einlassöffnung 57, durch welche das aus dem Tank 42 geflossene Schmiermittel 3 in die Pumpe 43 fließt. Das erste Absperrventil 59 hindert das Schmiermittel 3 in dem Gehäuseabschnitt 51 daran, in Richtung zur Seite des Tanks 42 hin zurückzufließen. Die Pumpe 43 hat ferner einen stromabwärtiger Seitenkanal 60 und ein zweites Rückschlagventil/Absperrventil 61. Der stromabwärtige Seitenkanal 60 verbindet den Gehäuseabschnitt 51 und die Düse 50 miteinander. Das zweite Absperrventil 61 ist in der Mitte des stromabwärtigen Seitenkanals 60 vorgesehen, um das Schmiermittel 3 daran zu hindern, von der Düse 50 zum Gehäuseabschnitt 51 zurückzufließen.
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Der Gehäuseabschnitt 51 beinhaltet einen, in dem Gehäuse 53 ausgebildeten Raum. Der Gehäuseabschnitt 51 ist mit dem Schmiermittel 3 gefüllt. Die Pumpe 43 hat das piezoelektrische Element 55 als einen Antriebsabschnitt, welcher das Schmiermittel 3 in dem Gehäuseabschnitt 51 veranlasst, das Schmiermittel 3 in den ersten ringförmigen Raum 11 abzufördern.
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Das piezoelektrische Element 55 ist wie eine Platte geformt und stellt einen Teil der Innenwand des Gehäuseabschnitts 51 bereit. Wenn eine Spannung an das piezoelektrische Element 55 angelegt ist, wird das piezoelektrische Element 55 verformt (verschoben), und die Verformung verursacht eine Reduzierung in dem Volumen des Gehäuseabschnitts 51, um das Schmiermittel 3 in einem vollen Zustand in dem Gehäuseabschnitt 51 durch die Düse 50 in den ersten ringförmigen Raum 11 abzufördern. Das verformte piezoelektrische Element 55 ist in 3 durch eine Strichzweipunktlinie dargestellt. Um das Verständnis zu vereinfachen, ist der verformte Zustand übertrieben/überspitzt verglichen mit der Realität. Der volle Zustand des Schmiermittels 3 in dem Gehäuseabschnitt 51 bezieht sich auf einen Zustand, in dem der Gehäuseabschnitt 51 mit dem Schmiermittel 3 gefüllt ist, und in dem der Innendruck des Schmiermittels 3 in dem Gehäuseabschnitt 51 signifikant ansteigt, wenn das piezoelektrische Element 55 verformt wird, um das Volumen des Gehäuseabschnitts 51 zu reduzieren. Dann, wenn das piezoelektrische Element 55 die ursprüngliche Form wiedererlangt, wird das erste Absperrventil 59 geöffnet, um dem Schmiermittel 3 in dem Tank 42 zu ermöglichen, in den Gehäuseabschnitt 51 gesaugt zu werden.
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Das Anlegen einer Spannung an das piezoelektrische Element 55 und ein Zeitpunkt für das Anlegen der Spannung werden durch den Zirkulationsabschnitt 44 gesteuert (siehe 2). Die Energie, welche an dem piezoelektrischen Element 55 angelegt ist, wird durch den Energieversorgungsabschnitt 45 (Sekundärbatterieabschnitt 45b) zugeführt. Eine pulsierende Spannung wird an das piezoelektrische Element 55 angelegt, um dem Schmiermittel 3 zu ermöglichen intermittierend abgefordert zu werden. Eine geringe Abförderungsmenge kann durch das Steuern der Anzahl an Pulsen/Impulsen und dem Wert der an das piezoelektrische Element 55 angelegten Spannung erreicht werden.
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Die Pumpe 43 ist wie vorstehend beschrieben angetrieben/betrieben, um das Schmiermittel 3 in der Pumpe (Gehäuseabschnitt 51) durch die Düse 50 zur Außenseite der Pumpe abzufördern. Die Düse 50 ist nadelartig geformt und hat einen Auslaufstutzen bzw. eine Ablassöffnung 52 an der Spitze der Düse 50. Die Ablassöffnung 52 ist an der Spitze (Oberseite) der Düse 50 geöffnet, und durch die Ablassöffnung 52 wird das Schmiermittel 3 in Richtung zur Außenring-Laufringrille 26 des Außenrings 22 abgefordert (siehe 1), welcher als ein fixierter Lagerring dient. Eine Längsrichtung der Düse 50 befindet sich auf einer Ebene, welche eine Mittellinie der Wälzlageranordnung 10 beinhaltet.
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Nun wird die Menge des Schmiermittels 3, welche durch die Pumpe 43 abgefordert wird, beschrieben. Wenn die Pumpe 43 das Antriebssignal (Steuerungssignal) von dem Zirkulationsabschnitt 44 erhält, wird das piezoelektrische Element 55 angetrieben, das Schmiermittel 3 durch die Düse 50 in Form von Tropfen/Tröpfchen abzufördern. Eine konstante Menge (angemessen konstante Menge) an Tröpfchen des Schmiermittels 3 wird durch einen einzigen Antriebsvorgang der Pumpe 43 (piezoelektrisches Element 55) abgefördert. Die Menge (Volumen) an Tröpfchen, welche pro Antriebsvorgang (Schuss/„shot”) der Pumpe 43 abgefördert wird, könnte fünf Pikoliter bis sieben Mikroliter sein oder könnte auf ein Nanoliter bis 1.000 Nanoliter oder fünf Pikoliter bis 1.000 Pikoliter festgelegt sein. Die Frequenz/Häufigkeit dieser Schmierung (Zeitintervalle zwischen Schüssen) könnte alle paar Sekunden, alle paar Minuten, oder alle paar Stunden sein. Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die Pumpe 43 dem Schmiermittel 3 intermittierend (in regelmäßigen Zeitintervallen) dem ersten ringförmigen Raum 11 (siehe 1) zugeführt zu werden, welcher zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 ausgebildet ist. Die Wälzlageranordnung 10 mit der Schmiereinheit 40, wie vorstehend beschrieben, ermöglicht einer geringen Menge des Schmiermittels 3 dem Lagerabschnitt 20 zugeführt zu werden, und wird auch als ein Nano-Schmierlager bezeichnet.
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4 zeigt eine Querschnittsansicht, welche den in der Schmiereinheit 40 vorgesehenen Tank 42 abbildet. 4 stellt einen ungenutzten Zustand dar, in dem keine der in dem Beutel 70 in dem Tank 42 gespeicherten Menge an Schmiermittel 3 durch die Auslassöffnung 49 ausgeflossen ist. 5 zeigt eine Schnittansicht des in 4 dargestellten Tanks 42 entlang der Linie B-B in 4. Der Beutel 70 ist flexibel und, z. B., aus einem dünnschichtartigen/dünnfilmartigen weichen synthetischen Harz ausgebildet. Der Beutel 70 ist aus einem weichen/nachgiebigen/elastischen Material ausgebildet. Das Material könnte oder könnte nicht dehnbar sein. Der Beutel 70 hat die gleiche Größe wie die des Raums K1 in dem Rahmen 41.
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Der Beutel 70 hat nur in einem Teil davon eine kleine Öffnung. Die kleine Öffnung entspricht der Auslassöffnung 49, durch welchen das Schmiermittel 3 ausfließt. Der Beutel 70 ist nur an der Auslassöffnung 49 geöffnet und der verbleibende Teil des Beutels 70 ist abgedichtet. Das Schmiermittel 3 ist in dem Beutel 70 eingeschlossen. Selbst wenn das Schmiermittel 3 durch die Auslassöffnung 49 ausfließt, ist/wird den Beutel 70 umgebende Luft daran gehindert, in den Beutel 70 einzudringen.
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Der Beutel 70 ist mit dem Schmiermittel 3 gefüllt. Mit anderen Worten beinhaltet der Beutel 70, in dem in 4 dargestellten ungenutzten Zustand, keine Luftblasen, die ein größeres Volumen haben als der Tropfen Schmiermittel 3, welcher durch die Düse 50 (siehe 3) abgefördert bzw. ausgelassen ist und ist mit dem Schmiermittel 3 gefüllt. 6 stellt einen Benutzungszustand dar, in dem eine etwa halbe Menge des Schmiermittels 3 ausgeflossen ist. Wie in 6 dargestellt, beinhaltet der Beutel 70, selbst in dem Benutzungszustand, keine Luftblasen mit einem größeren Volumen als der Tropfen Schmiermittel 3, welcher durch die Düse 50 (siehe 3) ausgelassen ist, und ist mit dem Schmiermittel 3 gefüllt. Somit ist das Volumen des Beutels 70 gleich der Menge (Volumen) des Schmiermittels 3. In einem aufgebrauchten/verbrauchten Zustand, in dem all das gespeicherte Schmiermittel 3 durch die Auslassöffnung 49 ausgeflossen ist, ist der Beutel 70 leer.
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Wie vorstehend beschrieben, ist der Beutel 70 mit dem Schmiermittel 3 gefüllt. Der Beutel 70 ist gänzlich abgedichtet, mit Ausnahme der Auslassöffnung 49. Folglich ermöglicht das Öffnen des ersten Absperrventils 59 (siehe 3) dem Schmiermittel in dem Beutel 70 auszufließen. In diesem Zustand, in dem es dem Schmiermittel 3 möglich ist auszufließen, ist es dem Schmiermittel 3 erlaubt, durch die Auslassöffnung 49 nach außen auszufließen, wenn das Volumen des Beutels 70, wie in 4 und 6 dargestellt, abnimmt. Somit kann das Schmiermittel 3 in dem Tank 42 aufgebraucht werden. Insbesondere, selbst wenn die Auslassöffnung 49 nicht an der untersten Position in dem Tank 42 ausgebildet ist, kann das Schmiermittel 3 aufgebraucht werden.
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Um dem Schmiermittel 3 zu erlauben/zu ermöglichen, einfacher auszufließen, wenn das Volumen des Beutels 70 abnimmt, könnte der Beutel 70 so konfiguriert sein, dass ein Innenraum in dem Beutel 70 an der Auslassöffnung 49 weit/breit und in einem von der Auslassöffnung 49 entfernten Bereich schmal (flach) ist. Zum Beispiel, könnte der Beutel 70 so geformt sein, dass der Innenraum in dem Beutel 70 von der Auslassöffnung 49 entfernt schmaler (flacher) ist. Folglich ermöglicht das Ausfließen des Schmiermittels 3 dem Beutel 70, sich ausgehend von einem von der Auslassöffnung 49 entfernten Teil des Beutels 70 aus fortlaufend bis zu einem Teil nahe der Auslassöffnung 49 des Beutels 70 zusammenzuziehen.
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Die Schmiereinheit 40 der vorliegenden Ausführungsform hat eine Funktion, die Insuffizienz/den Mangel des dem ersten ringförmigen Raum 11 zuzuführenden Schmiermittels 3 zu regeln. Das heißt, der Tank 42, in dem das Schmiermittel 3 gespeichert ist, ist in dem Lagergehäuse 8 zusammen mit dem Lagerabschnitt 20, wie vorstehend beschrieben, untergebracht. Dadurch ist das Überprüfen (visuelles Überprüfen) des in der Schmiereinheit 40 verbleibenden Schmiermittels 3 nicht einfach. Selbst wenn all das Schmiermittel 3 in der Schmiereinheit 40 einschließlich dem Tank 42 und der Pumpe 43 gebraucht wurde und die Schmiereinheit 40 leer ist, wenn dies nicht bemerkt wird und das Schmiermittel 3, welches an den Kugeln und den Laufringrillen 25 und 26 anhaftet, verloren ist, wird die Wälzlageranordnung 10 in einem ungeschmierten Zustand genutzt, was zu Festfressen oder ähnlichem führt. Daher hat die Wälzlageranordnung 10 der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration, welche dem Mangel an Schmiermittel 3 in der Schmiereinheit 40 ermöglicht, bemerkt zu werden.
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Diese Konfiguration wird eigens beschrieben. Wie in 5 dargestellt, sind Elektroden 71 und 72 an sich gegenüberliegenden inneren Oberflächen 73 bzw. 74 des Beutels 70 befestigt. Wie in 4 dargestellt, sind die Elektroden 71 und 72 auf den inneren Oberflächen 73 und 74 des Beutels 70 in Bereichen nahe der Auslassöffnung 49 vorgesehen. Eine erste Leitung 75 ist mit der ersten Elektrode 71 verbunden. Eine zweite Leitung 76 ist mit der zweiten Elektrode 72 verbunden. Die Leitungen 75 und 76 sind aus der Schmiereinheit 40 herausgeführt und mit einer Erkennungsanordnung 18 verbunden, welche außerhalb der Wälzlageranordnung 10 vorgesehen ist. Die Erkennungsanordnung 18 legt eine Spannung an eine der Elektroden 71 bzw. 72 durch die Leitung 75 oder 76 an. Wenn die Elektroden 71 und 72 miteinander in Kontakt kommen, ist ein geschlossener Kreislauf S mit den Leitungen 75 und 76 und den Elektroden 71 und 72 ausgebildet. Eine Stromstärke fließt durch den Kreislauf S, und die Erkennungsanordnung 18 ist dazu konfiguriert, einen Stromstärkewert, einen Spannungswert oder einen Widerstandswert des durch den Kreislauf S fließenden Stroms zu messen.
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Wie vorstehend beschrieben, ist der Beutel 70 flexibel. Das Volumen des Beutels 70 nimmt ab, wenn das Schmiermittel 3 durch die Auslassöffnung 49 ausfließt. Somit, wie in 5 durch Pfeile J1 und J2 dargestellt, bewirkt eine Abnahme in der Menge des Schmiermittels 3, dass sich die inneren Oberflächen 73 und 74 einander annähern, was evtl. die Elektroden 71 und 72 miteinander in Kontakt bringt. Dann erkennt die Erkennungsanordnung 18 elektrischen Übergang/Durchgang des Kreislaufs S mit den Elektroden 71 und 72. Nach Erkennen des elektrischen Durchgangs, gibt die Erkennungsanordnung 18 ein Erkennungssignal aus. Das Erkennungssignal gibt an, dass die Menge an Schmiermittel 3 abgenommen hat und wahrscheinlich in Kürze null erreicht. Wie vorstehend beschrieben, fungieren die mit den Elektroden 71 und 72 elektrisch verbundenen Leitungen 75 und 76 als Leitungsabschnitte, welche die Erkennung des elektrischen Durchgangs des Kreislaufs S ermöglichen, welcher als Resultat des Kontakts zwischen den Elektroden 71 und 72 ausgebildet wird.
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Das Erkennungssignal, welches von der Erkennungsvorrichtung 18 ausgegeben wird, kann, in der vorliegenden Ausführungsform, von einer Steuerungsanordnung für eine Werkzeugmaschine empfangen werden. Nach Erlangen des Erkennungssignals, gibt die Steuerungsanordnung Informationen aus, welche angeben, dass die Menge an Schmiermittel 3 in der Wälzlageranordnung 10 wahrscheinlich unzureichend/mangelhaft ist. Zum Beispiel, werden den Mangel anzeigende Informationen an einen Monitor der Steuerungsanordnung ausgegeben. Nach Sichten dieser, kann ein Anwender/Bediener Wartungsarbeiten an der Wälzlageranordnung 10 vornehmen. Die Erkennungsanordnung 18 könnte ein Teil der Steuerungsanordnung für die Werkzeugmaschine sein. Alternativ könnte die Erkennungsanordnung 18 innerhalb der Wälzlageranordnung 10 (Schmiereinheit 40) vorgesehen sein. Der Zirkulationsabschnitt 44 könnte die Erkennungsanordnung (Erkennungsabschnitt) 18 als einen Teil der Funktion des Zirkulationsabschnitts 44 beinhalten.
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Wie vorstehend beschrieben, hat die Schmiereinheit 40 das Paar Elektroden 71 und 72 und die Leitungen 75 und 76. Die Elektroden 71 und 72 sind auf sich gegenüberliegenden inneren Oberflächen 73 und 74 des Beutels 70 vorgesehen. Die Leitungen 75 und 76 sind Leitungsabschnitte, welche die Erkennung des elektrischen Durchgangs des Kreislaufs S ermöglichen, welcher als Ergebnis des Kontakts zwischen den Elektroden 71 und 72 ausgebildet ist. In dieser Konfiguration verursacht eine Abnahme in der Menge des in dem Beutel 70 verbleibenden Schmiermittels 3 die gegenüberliegenden inneren Oberflächen 73 und 74 des Beutels 70 sich einander anzunähern, was die inneren Oberflächen 73 und 74 eventuell miteinander in Kontakt bringt. Die Elektroden 71 und 72 sind auf den inneren Oberflächen 73 bzw. 74 vorgesehen. Somit könnte der Kreislauf S elektrisch durchgehend sein, welcher als ein Ergebnis des Kontakts zwischen den Elektroden 71 und 72 ausgebildet ist und die Elektroden 71 und 72 und die Leitungen 75 und 76 umfasst. Der elektrische Durchgang wird dann von der Erkennungsanordnung 18 erkannt, um die Bestimmung einer Abnahme in der Menge des Schmiermittels 3 in dem Tank 42 zu ermöglichen. Demzufolge kann der Lagerabschnitt 20 daran gehindert werden, in einem ungeschmierten Zustand verwendet zu werden.
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Insbesondere sind die Elektroden 71 und 72 auf den inneren Oberflächen 73 bzw. 74 des Beutels 70 in Bereichen nahe der Auslassöffnung 49 vorgesehen. Wenn das Schmiermittel 3 verbraucht wird, zieht sich der Beutel 70 ausgehend von einem Teil dessen, welcher von der Auslassöffnung 49 entfernt ist, zusammen. Diese Konfiguration ermöglicht die Erkennung der Wahrscheinlichkeit, dass das in dem Beutel 70 verbleibende Schmiermittel 3 in Kürze aufgebraucht sein wird. Insbesondere kommen die Elektroden 71 und 72 vorzugsweise miteinander in Kontakt, wenn das Schmiermittel 3 in dem Beutel 70 aufgebraucht ist.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem der rotierende Lagerring der Innenring 21 ist, wohingegen der fixierte/feste Lagerring der Außenring 22 ist. Dennoch ist es ebenfalls vorzuziehen, dass der rotierende Lagerring der Außenring 22 ist, wohingegen der fixierte Lagerring der Innenring 21 ist. Darüber hinaus, obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, könnte die Wälzlageranordnung 10 ferner, in dem Rahmen 41, verschiedene Sensoren beinhalten, welche Temperatur, Vibration, einen Ölfilmzustand auf den Laufringoberflächen, und dgl. erkennen, sodass der Zirkulationsabschnitt 44 Antriebszustände/Ansteuerzustände (die Schmiermittelmenge, welche durch einen einzelnen Vorgang ausgelassen/abgefordert wird und Auslassintervalle) für die Pumpe 43 basierend auf Erkennungssignalen von den Sensoren bestimmen (verändern) kann.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, ist die Schmiereinheit 40 zusammen mit dem Lagerabschnitt 20 ausgebildet, um die Wälzlageranordnung 10 bereitzustellen. Jedoch könnte die Schmiereinheit 40 mit anderen Komponenten oder ähnlichem verwendet werden. Zum Beispiel, könnte die Schmiereinheit 40 mit einer rotierenden Komponente, wie bspw. einer Einwegkupplung oder einer Kugelrollspindel kombiniert werden. In diesem Fall beinhaltet die Schmiereinheit 40 den Tank 42, in welchem das, einem schmierungsbedürftigen Bereich der rotierenden Komponente zuzuführende Schmiermittel 3 gespeichert ist. Die Schmiereinheit 40 ist ferner benachbart zu dem schmierungsbedürftigen Bereich vorgesehen. Der Tank 42 hat die Auslassöffnung 49, durch welche das Schmiermittel 3 innerhalb des Tanks 42 ausfließt. Darüber hinaus hat der Tank 42 den flexiblen Beutel 70, in welchem das Schmiermittel 3 gespeichert ist. Der Beutel 70 ist mit dem Schmiermittel 3 gefüllt, und ermöglicht dem Schmiermittel 3, durch die Auslassöffnung 49 auszufließen, wenn das Volumen des Beutels 70 abnimmt.
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Die Wälzlageranordnung 10 und die Schmiereinheit 40 in der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die dargestellten Formen begrenzt, sondern könnten in jeder anderen Form innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung vorliegen. Zum Beispiel, wurde in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Fall beschrieben, in dem die Schmiereinheit 40 den Energieversorgungsabschnitt 45 in dem Rahmen 41 beinhaltet. Jedoch könnte der Energieversorgungsabschnitt 45 außerhalb des Rahmens 41 vorgesehen sein. In diesem Fall sind der Zirkulationsabschnitt 44 (Pumpe 43) in dem Rahmen 41 und der externe Energieversorgungsabschnitt 45 durch ein Kabel miteinander verbunden. Darüber hinaus ist der Lagerabschnitt 20 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Wälzlageranordnung 10 ein Kugellager. Jedoch könnte der Lagerabschnitt 20 ein Rollenlager sein.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde die Schmiereinheit
40 beschrieben, welche dem Schmiermittel
3 in dem Tank
42 ermöglicht aufgebraucht zu werden. Eine Wälzlageranordnung (referenzielle Erfindung), welche dazu vorgesehen ist ein anderes Problem zu lösen wird beschrieben. Das Problem ist wie folgt. In einer Lageranordnung mit einer üblichen Schmiereinheit (z. B.,
JP 2004-108388 A , vorstehend beschrieben), ist der Tank, in dem das Schmiermittel gespeichert ist, in dem Lagergehäuse entlang des Wälzlagers untergebracht. Folglich ist das Überprüfen der in der Schmiereinheit verbleibenden Menge Schmiermittel nicht einfach. Dadurch, selbst wenn all das Schmiermittel in der Schmiereinheit einschließlich des Tanks und der Pumpe verbraucht wurde und die Schmiereinheit leer ist, wenn dies nicht bemerkt wird und das Schmiermittel, welches an den Wälzkörpern und den Laufringoberflächen anhaftet anschließend verloren wird, wird das Wälzlager in dem ungeschmierten Zustand verwendet, was zu Festfressen oder ähnlichem führt.
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Somit ist die referenzielle Erfindung eine Wälzlageranordnung, welche ermöglicht, den Mangel an Schmiermittel in der Schmiereinheit zu bemerken. Ein Aspekt der referentiellen Erfindung lautet wie folgt. Um das Verständnis der referentiellen Erfindung zu vereinfachen, werden die in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendeten Bezugszeichen für die referentielle Erfindung verwendet. Das bedeutet, die Wälzlageranordnung 10 gemäß der referentiellen Erfindung beinhaltet den Lagerabschnitt 20 mit dem Innenring 21, dem Außenring 22, der Vielzahl an Kugeln (Wälzkörper) 23, welche zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 eingeschoben sind, und dem Käfig 24, welcher die Kugeln 23 so hält, dass die Kugeln 23 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und die Schmiereinheit 40 mit dem Tank 42, welcher das Schmiermittel 3 speichert, das dem zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 ausgebildeten ringförmigen Raum 11 zuzuführen ist, und welcher die Auslassöffnung (Auslassabschnitt) 49 hat, durch welche das Schmiermittel 3 ausfließt. Die Schmiereinheit 40 ist benachbart zu dem ringförmigen Raum 11 vorgesehen. Der Tank 42 hat den flexiblen Beutel 70, in welchem das Schmiermittel 3 gespeichert ist. Die Schmiereinheit 40 hat ferner das Paar Elektroden 71 und 72, welche auf den sich gegenüberliegenden inneren Oberflächen 73 bzw. 74 des Beutels 70 vorgesehen sind und die Leitungsabschnitte (75 und 76), welche elektrisch mit den Elektroden 71 bzw. 72 verbunden sind, um den elektrischen Durchgang des Kreislaufs S zu erkennen, welcher als ein Ergebnis des Kontakts zwischen den Elektroden 71 und 72 ausgebildet wird.
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In dieser Konfiguration bewirkt eine Abnahme in der Menge des in dem Beutel 70 verbleibenden Schmiermittels 3, dass sich das Paar innere Oberflächen 73 und 74 des Beutels 70 einander annähern, was die inneren Oberflächen 73 und 74 evtl. miteinander in Kontakt bringt. Die Elektroden 71 und 72 sind auf den inneren Oberflächen 73 bzw. 74 vorgesehen. Folglich kann der Kreislauf S elektrisch durchgehend ausgebildet sein, welcher als ein Ergebnis des Kontakts zwischen den Elektroden 71 und 72 ausgebildet wird. Die Erkennung des elektrischen Durchgangs ermöglicht die Erkennung einer Abnahme in der Menge des Schmiermittels 3 in dem Tank 42. Die Konfigurationen gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform, welche mit Bezug zu den 1 bis 5 beschrieben ist, sind auf die referentielle Erfindung anwendbar.
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Die Wälzlageranordnung und die Schmiereinheit der vorliegenden Erfindung ermöglichen dem Schmiermittel in dem Tank aufgebraucht zu werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009-58091 A [0002]
- JP 2004-108388 A [0003, 0048]
