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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technischer Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für eine Spindellagerung und eine mit dieser ausgestattete Werkzeugmaschine.
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Verwandte Technik
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Herkömmlicherweise ist bei einem Ausfall der Spindel einer Werkzeugmaschine oder eines Elektromotors die Ursache des Ausfalls häufig Verschleiß oder eine Beschädigung des Lagers. Bei der Ausführung einer Bearbeitung unter Verwendung einer Werkzeugmaschine oder eines Elektromotors in einem Zustand, in dem die Spindel ausfällt, nimmt die Präzision der Arbeit ab und sie wird minderwertig. Zudem entsteht durch die zur Wiederinstandsetzung der Spindel benötigte Zeit eine erhebliche Ausfallzeit, wodurch das Betriebsverhältnis der Werkzeugmaschine abnimmt.
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Daher wurde eine Technologie offenbart, bei der nach dem Messen der Verschlechterung der Vibration der Spindel und der Erfassung eines Anstiegs der Temperatur die Menge an dem Lager zugeführtem Schmiermittel als Reaktion auf die Stärke der Vibration und den Anstieg der Temperatur eingestellt und eine Versengung des Hauptlagers verhindert werden (siehe beispielsweise die Patentschriften 1 bis 3). Überdies wurde auch eine Technologie offenbart, bei der mittels eines Rotorblatts ein Kühlmedium in einem Elektromotor umgewälzt wird (siehe beispielsweise Patentschrift 4).
- Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2008-045681
- Patentschrift 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. S55-52927
- Patentschrift 3: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2013-050193
- Patentschrift 4: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. H09-163683
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist jedoch eine spezielle Struktur des Lagers erforderlich, um effizient Kühlmittel oder Schmiermittel in das Lager zuzuführen. Ein Lager mit einer derartigen speziellen Struktur konnte keine gemeinsamen Komponenten mit einer Spindel aufweisen, die keine Lebensdauer verlängernden Funktionen und Komponenten aufweist, wobei gleichzeitig zusätzliche Kosten entstehen.
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Zudem war es nicht möglich, ein kontaktfreies, abgedichtetes, fettgeschmiertes Lager mit hoher Wartungsfreundlichkeit bei geringen Kosten zu verwenden. Dies liegt daran, dass beim Versuch der Zufuhr von Kühlmittel oder Schmiermittel zu einem normalen, kontaktfreien, abgedichteten Lager von außen der Spalt zwischen der Lagerdichtung und dem Lager klein ist und daher ein hoher Druck erforderlich ist. Selbst wenn Kühlmittel oder Schmiermittel unter Verwendung eines hohen Drucks zugeführt wird, wird in einem derartigen Fall ein Teil des Kühlmittels oder Schmiermittels von der Lagerdichtung abgestoßen, und das Kühlmittel oder Schmiermittel, dass das Innere des Lagers nicht erreicht, klebt an der Werkzeugmaschine, den elektrischen Komponenten des Elektromotors, etc., und dementsprechend besteht Anlass zu der Sorge, die Lebensdauer der Spindel im Gegenteil zu verkürzen.
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Da die Spindel der Werkzeugmaschine eine Hochgeschwindigkeitsdrehung erreicht, war es zudem bei einer Berührungsdichtung wie einer Öldichtung nicht möglich, einen Austrittsschutz des Kühlmittels oder Schmiermittels zu unterdrücken.
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Die vorliegenden Erfindung wurde unter Berücksichtigung des Vorstehenden entwickelt und es ist eine ihrer Aufgaben, eine Schutzvorrichtung für eine Spindellagerung bereitzustellen, die Anzeichen für einen Ausfall der Spindellager einer Werkzeugmaschine erfasst und die Zeitspanne verlängern kann, bis das Hauptlager versengt wird.
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Eine Schutzvorrichtung für eine Spindellagerung (z. B. die später beschriebene Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung, 2) gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Schützen eines Lagers (z. B. des später beschriebenen Lagers 14, 24), das eine Spindel (z. B. die später beschriebene Spindel 153) hält, mit: einem rotierenden Teil (z. B. dem später beschriebenen 15, 25), das in einer Axialrichtung weiter auf einer äußeren Seite als das Lager vorgesehen ist und ein Rotorblatt (z. B. das später beschriebene 151, 251) aufweist, dass sich zusammen mit der Spindel dreht; einem Zufuhrteil (z. B. dem später beschriebenen Zufuhrteil 12, 22), das Kühlmittel oder Schmiermittel zwischen das Rotorblatt und das Lager zuführt; einer Erfassungseinheit (z. B. der später beschriebenen Erfassungseinheit 13, 23), die eine Anomalie des Lagers erfasst; und einer Steuereinheit (z. B. der später beschriebenen Steuereinheit 11, 21), die bei einer Erfassung einer Anomalie des Lagers durch die Erfassungseinheit mittels des Zufuhrteils und der Drehzahl der Spindel eine Zufuhr von Kühlmittel oder Schmiermittel steuert.
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Vorzugsweise erfasst die Erfassungseinheit bei einer derartigen Veränderung entweder der Frequenz des Lagers oder der Temperatur des Lagers oder des von dem Lager erzeugten Geräuschpegels, dass ein vorgegebener Schwellenwert oder eine vorgegebene Veränderungsrate überschritten wird, eine Anomalie des Lagers.
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Vorzugsweise ist das Kühlmittel oder das Schmiermittel entweder Öl oder Wasser oder Fett oder Druckgas.
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Vorzugsweise ist das rotierende Teil so konfiguriert, dass es einen Elektromotorenrotor (z. B. den später beschriebenen Elektromotorenrotor 152) eines Elektromotors (z. B. des später beschriebenen Elektromotors 3) umfasst.
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Vorzugsweise ist das rotierende Teil so konfiguriert, dass es einen Spindelrotor (z. B. den später beschriebenen Spindelrotor 252) eines Spindelkörpers (z. B. des später beschriebenen Spindelkopfs 256) umfasst.
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Zudem umfasst eine Werkzeugmaschine (z. B. die später beschriebene Werkzeugmaschine 4) gemäß der vorliegenden Erfindung eine der vorstehend genannten Schutzvorrichtungen für eine Spindellagerung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Schutzvorrichtung für eine Spindellagerung bereitzustellen, die Anzeichen für einen Ausfall des Spindellagers einer Werkzeugmaschine erfasst und die Zeitspanne verlängern kann, bis das Hauptlager versengt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Schutzvorrichtung für eine Spindellagerung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
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2 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zum Schutz eines Spindellagers gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitung der Schutzvorrichtung für eine Spindellagerung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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4 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Schutzvorrichtung für eine Spindellagerung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, dass bei der Erläuterung der zweiten Ausführungsform Konfigurationen, die mit der ersten Ausführungsform geteilt werden, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet sind und dass auf ihre Erläuterung verzichtet wird.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist für einen Elektromotor 3 vorgesehen und schützt ein Lager 14, das eine Spindel 153 des Elektromotors 3 drehbar hält. Diese Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung umfasst ein rotierendes Teil 15 mit einem Rotorblatt 151, eine Erfassungseinheit 13, die eine Anomalie an dem Lager 14 erfasst, ein Zufuhrteil 12, das Kühlmittel oder Schmiermittel zuführt, und ein Steuerteil 11, das die Zufuhr von Kühlmittel oder Schmiermittel durch das Zufuhrteil 2 und die Drehzahl des rotierenden Teils 15 steuert.
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Das Zufuhrteil 12 ist so konfiguriert, dass es ein Speicherteil 121, ein Entlastungsventil 122, ein Verdichtungsteil 123 und eine Zufuhrleitung 124 umfasst.
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Das in dem Speicherteil 121 gespeicherte Kühlmittel oder Schmiermittel wird über das Entlastungsventil 122 in das Verdichtungsteil 123 eingeleitet, wenn das Entlastungsventil 122 von dem Steuerteil 11 geöffnet wird. Das Verdichtungsteil 123 führt der Umgebung der Spindel 153 das Kühlmittel oder Schmiermittel mit einem durch die Steuereinheit 11 bestimmten Komprimierungsverhältnis über die Zufuhrleitung 124 zu. Wenn die Steuereinheit 11 das Komprimierungsverhältnis erhöht, nimmt die der Umgebung der Spindel 153 zugeführte Menge des Kühlmittels oder Schmiermittels als Reaktion darauf zu. Senkt die Steuereinheit 11 andererseits das Komprimierungsverhältnis, nimmt die zugeführte Menge an Kühlmittel oder Schmiermittel, das in die Umgebung der Spindel 153 transportiert wird, als Reaktion darauf ab.
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Genauer ist das führende Ende der Zufuhrleitung 124 zwischen dem Rotorblatt 151 und dem Lager 14 (dem oberen Lager 141) angeordnet. Das Zufuhrteil 12 führt daher Kühlmittel oder Schmiermittel zwischen das Rotorblatt 151 und das Lager 14 zu.
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Als Lager 14 wird vorzugsweise ein kontaktfreies abgedichtetes Lager verwendet, das für eine Hochgeschwindigkeitsrotation geeignet ist. Wie aus 1 hervorgeht, ist das Lager 14 so konfiguriert, dass es zum Anordnen eines Stators 17 eines Elektromotors zwischen diesen ein (nachstehend ähnlich) in Bezug auf die Ebene des Papiers in 1 oberhalb angeordnetes Lager 141 und ein unterhalb angeordnetes Lager 142 umfasst. Das obere Lager 141 wird von einer oberen Klammer 18 und das untere Lager 142 von einer unteren Klammer 19 gehalten.
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Das rotierende Teil 15 ist so konfiguriert, dass es das Rotorblatt 151, den Elektromotorenrotor 152 und die Spindel 153 umfasst. Das Rotorblatt 151 ist in der Axialrichtung (nach oben) weiter auf einer äußeren Seite als das darüber angeordnete Lager 141 vorgesehen und ringförmig um die Spindel 153 ausgebildet. Zudem sind das Rotorblatt 151 und der Elektromotorenrotor 152 in Bezug auf die Spindel 153 von oben integriert. Anders ausgedrückt stimmen ihre Drehachsen überein, und sie drehen sich einstückig.
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Genauer ist das Rotorblatt 151 einstückig mit der Spindel 153 oberhalb der in dem Zufuhrteil 12 enthaltenen Zufuhrleitung 124 und unterhalb des Drehzahlsensors 16 für den Elektromotor installiert, der die Drehzahl des rotierenden Teils 15 erfasst. Obwohl das Kühlmittel oder Schmiermittel, wie vorstehend beschrieben, von der Zufuhrleitung 124, mit der das Zufuhrteil 12 ausgestattet ist, der unteren Seite des Rotorblatts 151 zugeführt wird, wird von dem Rotorblatt 151, das sich gemeinsam mit der Drehung der Spindel 153 dreht, der Strom von Kühlmittel oder Schmiermittel von oben nach unten erzeugt. Das von dem Rotorblatt 151 nach unten geleitete Kühlmittel oder Schmiermittel strömt über das obere Lager 141 durch den Stator 17 des Elektromotors und erreicht das untere Lager 142.
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Die Erfassungseinheit 13 erfasst zumindest entweder die Frequenz des Lagers 14 oder die Temperatur des Lagers 14 oder den von dem Lager erzeugten Geräuschpegel 14. Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Erfassung wird eine Anomalie des Lagers 14 erfasst, und das vorstehend erwähnte Ergebnis der Erfassung und, im Falle der Erfassung einer Anomalie, auch das Ergebnis der Erfassung einer Anomalie werden gesendet.
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Die Steuereinheit 11 steuert die Zufuhr von Kühlmittel oder Schmiermittel durch das Zufuhrteil 12 und die Drehzahl der Spindel 153 (des rotierenden Teils 15) auf der Grundlage des von der Erfassungseinheit 13 empfangenen Ergebnisses der Erfassung und des Ergebnisses der Erfassung einer Anomalie.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass zumindest entweder Öl oder Wasser oder Fett oder Druckgas als das vorstehend erwähnte Kühlmittel oder Schmiermittel verwendet werden können.
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2 ist ein Graph, der ein schematisches Diagramm der Steuerung der Zufuhr von Kühlmittel oder Schmiermittel und der Drehzahl der Spindel 153 (des rotierenden Teils 15) durch die Steuereinheit 11 zeigt.
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Hierbei ist der Umfang des Schutzes des Lagers (des Spindellagers) 14 proportional zur Strömungsmenge des Kühlmittels oder Schmiermittels. Zudem ist die maximale Strömungsmenge des Kühlmittels oder Schmiermittels bei einem festen Komprimierungsverhältnis proportional zur Drehzahl des Rotorblatts 151, d. h. zur Drehzahl der Spindel 153 (des rotierenden Teils 15). Anders ausgedrückt ist der Umfang des Schutzes des Lagers 14 proportional zur Drehzahl des Motors. Dies ist in 2 durch einen durch eine gestrichelte Linie dargestellten Graphen aufgezeigt.
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Andererseits ist das Ausmaß der Beschädigung des Lagers 14 proportional zu dem auf den beweglichen Körper des Lagers einwirkenden Druck (zur Zentrifugalkraft) und damit proportional zum Quadrat der Drehzahl der Spindel 153 (des rotierenden Teils 15). Dies wird in 2 durch einen durch eine durchgehende Linie dargestellten Graphen gezeigt.
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Konkret ausgedrückt ist es bei einem hohen Druck, bei dem das Kühlmittel oder Schmiermittel die Lagerdichtung des Lagers 14 durchdringt, möglich, dem hohen Druck des Kühlmittels oder Schmiermittels mehr entgegenzuwirken, wenn die Drehzahl der Spindel 153 und des Rotors 151 bei der Zufuhr von Kühlmittel oder Schmiermittel zum Lager 14 zunimmt. Dadurch ist es möglich, reichlich Kühlmittel oder Schmiermittel ins Innere des Lagers 14 zuzuführen, und dadurch nimmt die lebensdauerverlängernde Wirkung auf das Lager 14 zu. Andererseits neigt das Lager 14 dazu, bei einer höheren Drehzahl der Spindel 153 eher zu brechen. Daher wird das Ausmaß der Anomalie an die Steuereinheit 11 zurück gesendet, und die Steuereinheit 11 steuert die zugeführte Menge an Kühlmittel oder Schmiermittel und die Drehzahl der Spindel 153 so, dass die Zunahme des Ausmaßes der Anomalie des Lagers 14 (der Frequenz des Lager 14, der Temperatur, des anomalen Umfangs des von dem Lager erzeugten Geräuschpegels) minimal wird.
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Nachdem gemäß 2 der Umfang des Schutzes und das Ausmaß der Beschädigung des Lagers 14 bei der Drehzahl = a ausgeglichen sind, nimmt das von der Erfassungseinheit 13 erfasste Ausmaß der Anomalie des Lagers 14 rechts von der Frequenz = a, d. h. bei Frequenzen, die höher als a sind, zu. Dagegen nimmt das Ausmaß der Anomalie links von der Drehzahl = a, d. h. bei Frequenzen, die niedriger als a sind, ab, da der Umfang des Schutzes des Lagers 14 das Ausmaß der Beschädigung übersteigt. Insbesondere wird es bei der Frequenz = a/2 möglich, eine Zunahme des Ausmaßes der Anomalie des Lagers 14 maximal zu verhindern, da die durch Subtrahieren des Ausmaßes der Beschädigung des Lagers 14 vom Umfang des Schutzes des Lagers 14 erhaltene Differenz D ein Maximum erreicht.
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Da veranlasst wird, dass sich die Spindel 153 so lange wie möglich dreht, führt daher das Zufuhrteil 12 bei der vorliegenden Ausführungsform dem Lager 14 Kühlmittel oder Schmiermittel zu, wenn sich das vorstehend erwähnte Ausmaß der Anomalie so verändert, dass es einen vorgegebenen Schwellenwert oder eine vorgegebene Veränderungsrate übersteigt. Selbst wenn die maximale Strömungsmenge zugeführt wird, verringert die Steuereinheit 11 bei einer Zunahme des Ausmaßes der Anomalie die Drehung der Spindel 153 (des rotierenden Teils 15) auf eine Drehzahl, bei der das von der Erfassungseinheit 13 erfasste Ausmaß der Anomalie nicht mehr ansteigt. Nach der Bestätigung der Beendigung des Anstiegs des Ausmaßes der Anomalie verhindert die Steuereinheit 11 einen Anstieg des Ausmaßes der Anomalie durch Verringern der Drehzahl der Spindel 153 (des rotierenden Teils 15) im höchsten Maß, bis eine Drehzahl der Hälfte der Drehzahl bei der Beendigung des anomalen Anstiegs des Umfangs entspricht, und dadurch ist es möglich, die Spindel 153 so lange wie möglich zu verwenden. Es ist darauf hinzuweisen, dass durch einfaches Zuführen der maximalen Strömungsmenge an Kühlmittel oder Schmiermittel trotz des Ausbleibens eines weiteren Anstiegs des Ausmaßes der Anomalie bei einer Verschiebung zu einer erneuten Zunahme des Ausmaßes der Anomalie nach einer langen Zeitspanne eine Konfiguration möglich ist, bei der die Steuereinheit 11 die Drehzahl der Spindel 153 (des rotierenden Teils 15) bis auf eine Drehzahl verringert, die der Hälfte der Drehzahl zu dem Zeitpunkt entspricht, zu dem der Anstieg des Ausmaßes der Anomalie vorrübergehend beendet ist.
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Wie vorstehend erwähnt, führt die Steuereinheit 11 unter Berücksichtigung des Umstands, dass das Ausmaß der Beschädigung des Lagers 14 proportional zum Quadrat der Drehzahl der Spindel 153 ist, während gleichzeitig im Rotorkörper 151 die Kennlinie der die maximalen Strömungsmenge an Kühlmittel oder Schmiermittel proportional zu seiner eigenen Drehzahl ist, die vorstehend erwähnte Steuerung der zugeführten Menge an Kühlmittel oder Schmiermittel und Drehzahl aus, um zu bewirken, dass die Spindel 153 und das Lager 14 längstmöglich halten.
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3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Verarbeitung der Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
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Zuerst erfasst die Erfassungseinheit 13 in Schritt S1 die Anomalie des Lagers 14.
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Als nächstes führt das Zufuhrteil 12 dem Lager 14 in einem Schritt S2 Kühlmittel oder Schmiermittel zu.
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Als nächstes bestimmt die Erfassungseinheit 13 in einem Schritt S3, ob das Ausmaß der Anomalie des Lagers 14 (das Ausmaß der Anomalie der Frequenz des Lagers 14, der Temperatur, des von dem Lager erzeugten Geräuschpegels) zunimmt oder nicht. Ergibt diese Bestimmung JA, wird die Verarbeitung mit Schritt S4 fortgesetzt. Ergibt diese Bestimmung NEIN, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S2 zurück und setzt die Zufuhr von Kühlmittel oder Schmiermittel durch das Zufuhrteil 12 fort.
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Als nächstes erhöht die Steuereinheit 14 in Schritt S4 das Komprimierungsverhältnis des Verdichtungsteils 123.
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Als nächstes bestimmt die Steuereinheit 11 in Schritt S5, ob das Komprimierungsverhältnis zum gegenwärtigen Zeitpunkt ein maximales Komprimierungsverhältnis ist. Ergibt diese Bestimmung JA, wird die Verarbeitung mit Schritt S6 fortgesetzt. Ergibt diese Bestimmung NEIN, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S2 zurück und setzt die Zufuhr von Kühlmittel oder Schmiermittel durch das Zufuhrteil 12 fort.
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Als nächstes verringert die Steuereinheit 11 in Schritt S6 die Drehzahl der Spindel 153.
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Als nächstes bestimmt die Steuereinheit 11 in Schritt S7, ob die Drehzahl der Spindel 153 0 geworden ist oder nicht. Ergibt diese Bestimmung JA, wird die Verarbeitung der Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beendet. Ergibt diese Bestimmung NEIN, wird die Verarbeitung mit Schritt S8 fortgesetzt.
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Als nächstes bestimmt die Erfassungseinheit 13 in Schritt S8, ob das Ausmaß der Anomalie des Lagers 14 zunimmt. Ergibt diese Bestimmung JA, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S6 zurück, und die Steuereinheit 11 verringert die Drehzahl der Spindel 153 weiter. Wenn diese Bestimmung NEIN ergibt, d. h. eine Zunahme des Ausmaßes der Anomalie beendet ist, wird die Verarbeitung mit Schritt S9 fortgesetzt.
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Als nächstes verringert die Steuereinheit 11 in Schritt S9 die Drehzahl der Spindel 153 auf eine Drehzahl, die der Hälfte der Drehzahl der Spindel 153 zum Zeitpunkt der Beendigung der Zunahme des Ausmaßes der Anomalie entspricht.
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Anschließend kehrt die Verarbeitung zu Schritt S2 zurück und setzt die Zufuhr von Kühlmittel oder Schmiermittel durch das Zufuhrteil 12 fort.
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Auf die vorstehende Weise steuert die Steuereinheit 11 die zugeführte Menge an Kühlmittel oder Schmiermittel und die Drehzahl der Spindel 153 auf der Grundlage des von der Erfassungseinheit 13 der Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfassten Ausmaßes der Anomalie des Lagers 14. Zudem wird das Kühlmittel oder Schmiermittel, wie vorstehend beschrieben, unter Verwendung des unterhalb einer elektrischen Komponente wie dem Drehsensor für den Elektromotor, der die Drehzahl des rotierenden Teils erfasst, vorgesehenen Rotorblatts 151 demjenigen unter den mehreren Lagern 14 zugeführt, das sich oberhalb des Zufuhrteils befindet. Dadurch wird es möglich, die Lebensdauer des Lagers 14 zu verlängern, wobei ein Versengen des Lagers 14 verhindert wird, ohne dass einem normalen kontaktfreien abgedichteten Lager eine spezielle Struktur gegeben wird. Dadurch steigt die Möglichkeit, in der Lage zu sein, während der Wartungsperiode einer Bearbeitungslinie eine Reparatur zu realisieren, wenn ein Schaden an der Spindel 153 auftritt. Da nicht die Notwendigkeit besteht, ein Lager 14 mit einer speziellen Struktur zu verwenden, ist es zudem möglich, Komponenten zu standardisieren und den Anstieg der Kosten zu minimieren.
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Überdies wird durch die Drehung des Rotorblatts 151 ein Strom von Kühlmittel oder Schmiermittel von oben nach unten erzeugt, und das Kühlmittel oder Schmiermittel haftet nicht an den elektrischen Komponenten. Dadurch ist es möglich, dem Inneren des Lagers 14 effizient Kühlmittel oder Schmiermittel zuzuführen.
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Zweite Ausführungsform
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4 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Schutzvorrichtung 2 für eine Spindellagerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Unter den Bestandteilen der Schutzvorrichtung 2 für eine Spindellagerung gemäß der zweiten Ausführungsform haben eine Steuereinheit 21, ein Zufuhrteil 22, eine Erfassungseinheit 23 und ein Lager 24 jeweils die gleiche Konfiguration wie jeweils die Steuereinheit 11, das Zufuhrteil 12, die Erfassungseinheit 13 und das Lager 14 unter den Bestandteilen der Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung gemäß der ersten Ausführungsform.
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Während die Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung gemäß der ersten Ausführungsform eine Anomalie des Lagers 14 erfasst, das die Spindel 153 des Elektromotors 3 drehbar hält, erfasst die Schutzvorrichtung 2 für eine Spindellagerung gemäß der zweiten Ausführungsform eine Anomalie des zum Drehen der mit einem Elektromotor 26 für die Spindel gekoppelten Spindel 253 (des Spindelrotors 252) einer Werkzeugmaschine 4 verwendeten Lagers 24.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die Lager 24 so konfiguriert sind, dass sie ein oberhalb angeordnetes Lager 241, ein in der Mitte angeordnetes Lager 242 und ein unterhalb angeordnetes Lager 243 umfassen und dass eine Anomalie dieser Lager erfasst wird. Zudem ist die Anordnung des Rotorblatts 251 oberhalb des Lagers 241 angeordnet, das, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, oberhalb angeordnet ist.
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Genauer unterscheidet sich die Schutzvorrichtung 2 für eine Spindellagerung gemäß der zweiten Ausführungsform dadurch von der Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung gemäß der ersten Ausführungsform, dass das rotierende Teil 25 den Spindelrotor 252 und die Kupplungsvorrichtung 254 umfasst und dass das rotierende Teil 25 und die Erfassungseinheit 23 am Spindelkopf 256 vorgesehen sind.
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Genauer wird das rotierende Teil 25 in einem Gehäuse 20 der Werkzeugmaschine 4 von dem Spindelkopf 256 drehbar gehalten, wie in 4 gezeigt. In dem rotierenden Teil 25 sind die Kupplungsvorrichtung 254 und die Spindel 253 integriert, und ihre Drehachsen stimmen überein. Überdies wird dadurch, dass die Kupplungsvorrichtung 27 auf der Seite des Elektromotors 26 für die Spindel und die in dem rotierenden Teil 25 enthaltene Kupplungsvorrichtung 254 auf der Seite der Werkzeugmaschine 4 miteinander in Eingriff treten, die Drehung des Elektromotor 26 des Spindelrotors auf die Drehung des rotierenden Teils 25 übertragen.
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Die Erfassungseinheit 23 erfasst eine Anomalie des Lagers 24 zum Drehen der Spindel 253 auf der Seite der Werkzeugmaschine 4, nicht des Elektromotors 26 für die Spindel.
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Der Betriebsablauf selbst nach der Erfassung einer Anomalie des Lagers 24 stimmt mit dem Betriebsablauf der in 3 dargestellten Schutzvorrichtung 1 für eine Spindellagerung überein.
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Auch bei der zweiten Ausführungsform wird es ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform möglich, die Lebensdauer des Lagers 24 zu verlängern, während ein Versengen des Lagers 24 verhindert wird, ohne das ein normales kontaktfreies abgedichtetes Lager eine spezielle Struktur erhält. Dadurch erhöht sich die Möglichkeit, in der Lage zu sein, während der Wartungsperiode einer Bearbeitungslinie eine Reparatur zu realisieren, wenn eine Beschädigung der Spindel 253 auftritt. Da zudem nicht die Notwendigkeit besteht, ein Lager mit einer speziellen Struktur zu verwenden, ist es möglich, Komponenten zu standardisieren und den Anstieg der Kosten zu minimieren.
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Überdies wird durch die Drehung des Rotorblatts 251 ein Strom von Kühlmittel von oben nach unten erzeugt, und das Kühlmittel haftet nicht an elektrischen Komponenten. Dadurch ist es möglich, dem Inneren des Lagers 24 effizient Kühlmittel oder Schmiermittel zuzuführen.
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Zudem wird es möglich, eine Beschädigung der durch Koppeln mit einem Elektromotor verwendeten Spindel 253 der Werkzeugmaschine 4 weitestgehend zu verhindern.
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Obwohl vorstehend die erste und die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Zudem stellen die im Zusammenhang mit diesen Ausführungsformen beschriebenen Ergebnisse lediglich eine Auflistung der bevorzugtesten, durch die vorliegende Erfindung erzielten Ergebnisse dar, und die durch die vorliegende Erfindung erzielten Ergebnisse sind nicht auf die im Zusammenhang mit diesen Ausführungsformen beschriebenen beschränkt.
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Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfasst die Erfassungseinheit eine Anomalie des Lagers auf der Grundlage der Erfassung entweder der Frequenz des Lagers, der Temperatur des Lagers oder des vom Lager erzeugten Geräuschpegels oder einer Kombination dieser; das Verfahren zur Erfassung einer Anomalie des Lagers ist jedoch nicht darauf beschränkt. Eine Anomalie des Lagers kann beispielsweise auf der Grundlage der Erfassung der Frequenz des vom Lager erzeugten Geräuschs erfasst werden.
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Das Steuerungsverfahren der Schutzvorrichtung 1 oder 2 für eine Spindellagerung wird mittels Software realisiert. Bei einer Realisierung durch Software wird das Programm, das diese Software bildet, in einem Computer (einer Schutzvorrichtung 1 oder 2 für eine Spindellagerung) installiert. Zudem können diese Programme auf einem entnehmbaren Medium aufgezeichnet und an Benutzer ausgegeben oder durch Herunterladen auf den Computer des Benutzers über ein Netzwerk vertrieben werden.
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Überdies können diese Programme als Webdienst über ein Netzwerk für den Computer des Benutzers (die Schutzvorrichtung 1 oder 2 für eine Spindellagerung) bereitgestellt werden, ohne heruntergeladen zu werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2
- Schutzvorrichtung für eine Spindellagerung
- 3
- Elektromotor
- 4
- Werkzeugmaschine
- 11, 21
- Steuereinheit
- 12, 22
- Zufuhrteil
- 13, 23
- Erfassungseinheit
- 14, 24
- Lager
- 15, 25
- rotierendes Teil
- 121, 221
- Speicherteil (Zufuhrteil)
- 122, 222
- Entlastungsventil (Zufuhrteil)
- 123, 223
- Verdichtungsteil (Zufuhrteil)
- 124, 224
- Zufuhrleitung (Zufuhrteil)
- 151, 251
- Rotorblatt
- 152
- Rotor des Elektromotors
- 153, 253
- Spindel
- 252
- Spindelrotor
- 256
- Spindelkopf (Spindelkörper)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2008-045681 [0003]
- JP 55-52927 [0003]
- JP 2013-050193 [0003]
- JP 09-163683 [0003]
