DE102022123555A1 - Work spindle for a deposition welding machine for coating a rotational workpiece, as well as a deposition welding machine for coating a rotational workpiece - Google Patents

Work spindle for a deposition welding machine for coating a rotational workpiece, as well as a deposition welding machine for coating a rotational workpiece Download PDF

Info

Publication number
DE102022123555A1
DE102022123555A1 DE102022123555.6A DE102022123555A DE102022123555A1 DE 102022123555 A1 DE102022123555 A1 DE 102022123555A1 DE 102022123555 A DE102022123555 A DE 102022123555A DE 102022123555 A1 DE102022123555 A1 DE 102022123555A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
workpiece
bearing
spindle
welding machine
actively
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022123555.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Tobias Phillip Utsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HPL Technologies GmbH
Original Assignee
HPL Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HPL Technologies GmbH filed Critical HPL Technologies GmbH
Priority to DE102022123555.6A priority Critical patent/DE102022123555A1/en
Publication of DE102022123555A1 publication Critical patent/DE102022123555A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342Build-up welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0823Devices involving rotation of the workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/144Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the fluid stream containing particles, e.g. powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0408Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work for planar work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0426Fixtures for other work
    • B23K37/0435Clamps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/70Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsspindel (1) für eine Auftragschweißmaschine (2) zum Beschichten eines Rotationswerkstücks (3,4), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:- eine Spindelwelle (5) mit einer Spindelachse (6), welche mit einer Werkstückaufnahme (7,8) zum Aufnehmen eines Rotationswerkstücks (3,4) verbindbar oder verbunden ist und um die Spindelachse (6) rotierbar ist;- eine Lagereinrichtung (9) umfassend zumindest ein Radiallager (10) zum um die Spindelachse (6) rotierbaren Abstützen der Spindelwelle (5); und- eine Leiteinrichtung (11) zum Leiten eines aktiv temperierbaren Fluids, mittels welcher zumindest das Radiallager (10) der Lagereinrichtung (9) aktiv temperierbar ist. Die Arbeitsspindel (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin die Leiteinrichtung (11) im Einsatz mit einer Werkstückaufnahme (7,8) fluidisch verbunden ist, sodass ein in der Werkstückaufnahme (7,8) aufgenommenes Rotationswerkstück (3,4) über die Leiteinrichtung (11) der Arbeitsspindel (1) aktiv temperierbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Auftragschweißmaschine zum Beschichten eines Rotationswerkstücks.Mit der hier vorgeschlagenen Arbeitsspindel beziehungsweise Auftragschweißmaschine sind Effekte infolge der Temperaturabhängigkeit in der Lagerung im Betrieb eliminierbar.The invention relates to a work spindle (1) for a deposition welding machine (2) for coating a rotating workpiece (3, 4), having at least the following components: a spindle shaft (5) with a spindle axis (6), which is connected to a workpiece holder (7, 8) can be connected or connected to accommodate a rotating workpiece (3,4) and can be rotated about the spindle axis (6); - a bearing device (9) comprising at least one radial bearing (10) for supporting the spindle shaft (6) rotatable about the spindle axis (6). 5); and- a guide device (11) for guiding an actively temperable fluid, by means of which at least the radial bearing (10) of the bearing device (9) can be actively tempered. The work spindle (1) is primarily characterized in that the guide device (11) is fluidly connected to a workpiece holder (7,8) during use, so that a rotating workpiece (3,4) held in the workpiece holder (7,8) is transferred the guide device (11) of the work spindle (1) can be actively tempered. The invention further relates to a deposition welding machine for coating a rotating workpiece. With the work spindle or deposition welding machine proposed here, effects due to the temperature dependency in storage can be eliminated during operation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsspindel für eine Auftragschweißmaschine zum Beschichten eines Rotationswerkstücks, eine Auftragschweißmaschine zum Beschichten eines Rotationswerkstücks, sowie ein Verfahren mit einer solchen Auftragschweißmaschine zum Vorheizen eines Rotationswerkstücks für ein Auftragschweißen.The invention relates to a work spindle for a deposition welding machine for coating a rotational workpiece, a deposition welding machine for coating a rotational workpiece, and a method with such a deposition welding machine for preheating a rotational workpiece for deposition welding.

Es wurde festgestellt, dass bei einer Auftragsschweißmaschine anders als bei anderen Bearbeitungsmaschinen, wie beispielsweise einer Fräse oder ähnlichem, aufgrund der erforderlichen hohen Prozesstemperaturen beim Auftragschweißen ein erheblicher Wärmeeintrag nicht nur in das Werkstück selbst, sondern auch in die Komponenten der Werkzeugmaschine eintreffen. Für zunehmend hohe Prozessgeschwindigkeiten, beispielsweise mit dem Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA], werden immer höhere (Laser-) Schweißenergien angefordert. Dies bringt eine Vielzahl von Problemen mit sich und hier wird die Problematik der Erwärmung der Spindelachse behandelt.It was found that with a build-up welding machine, unlike other processing machines, such as a milling machine or similar, due to the high process temperatures required during build-up welding, a significant heat input occurs not only into the workpiece itself, but also into the components of the machine tool. For increasingly high process speeds, for example with extreme high-speed laser deposition welding [EHLA], ever higher (laser) welding energies are required. This brings with it a variety of problems and the issue of heating of the spindle axis is addressed here.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.Proceeding from this, the present invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages known from the prior art. The features according to the invention result from the independent claims, to which advantageous embodiments are shown in the dependent claims. The features of the claims can be combined in any technically sensible manner, for which the explanations from the following description and features from the figures, which include additional embodiments of the invention, can also be consulted.

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsspindel für eine Auftragschweißmaschine zum Beschichten eines Rotationswerkstücks, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

  • - eine Spindelwelle mit einer Spindelachse, welche mit einer Werkstückaufnahme zum Aufnehmen eines Rotationswerkstücks verbindbar oder verbunden ist und um die Spindelachse rotierbar ist;
  • - eine Lagereinrichtung umfassend zumindest ein Radiallager zum um die Spindelachse rotierbaren Abstützen der Spindelwelle; und
  • - eine Leiteinrichtung zum Leiten eines aktiv temperierbaren Fluids, mittels welcher zumindest das Radiallager der Lagereinrichtung aktiv temperierbar ist.
The invention relates to a work spindle for a deposition welding machine for coating a rotary workpiece, having at least the following components:
  • - a spindle shaft with a spindle axis, which can be connected or is connected to a workpiece holder for receiving a rotating workpiece and can be rotated about the spindle axis;
  • - a bearing device comprising at least one radial bearing for supporting the spindle shaft so that it can rotate about the spindle axis; and
  • - a guide device for guiding an actively temperable fluid, by means of which at least the radial bearing of the bearing device can be actively tempered.

Die Arbeitsspindel ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin die Leiteinrichtung im Einsatz mit einer Werkstückaufnahme fluidisch verbunden ist, sodass ein in der Werkstückaufnahme aufgenommenes Rotationswerkstück über die Leiteinrichtung der Arbeitsspindel aktiv temperierbar ist.The work spindle is primarily characterized in that the guide device is fluidly connected to a workpiece holder when in use, so that a rotary workpiece held in the workpiece holder can be actively tempered via the guide device of the work spindle.

Es wird im Folgenden auf die genannte Spindelachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.In the following, reference is made to the spindle axis mentioned if the axial direction, radial direction or circumferential direction and corresponding terms are used without explicitly stating otherwise. Ordinal numbers used in the preceding and following descriptions, unless explicitly stated to the contrary, only serve to clearly distinguish them and do not reflect the order or ranking of the designated components. An ordinal number greater than one does not mean that another such component must necessarily be present.

Hier ist eine Arbeitsspindel vorgeschlagen, welche für eine Auftragschweißmaschine eingerichtet ist, aber auch für andere Werkzeugmaschinen zum Bearbeiten eines Werkstücks geeignet ist oder auch für eine Messeinrichtung. Die Arbeitsspindel ist besonders bevorzugt für eine Auftragschweißmaschine für das Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA], bei welchem Laserenergien oberhalb von 12 kW [zwölf Kilo-Watt] und bis zu 20 KW und mehr eingesetzt sind.A work spindle is proposed here, which is set up for a build-up welding machine, but is also suitable for other machine tools for machining a workpiece or for a measuring device. The work spindle is particularly preferred for a deposition welding machine for extremely high-speed laser deposition welding [EHLA], in which laser energies above 12 kW [twelve kilowatts] and up to 20 KW and more are used.

Die Arbeitsspindel umfasst eine Spindelwelle, welche mit einer Werkstückaufnahme verbindbar ist oder verbunden ist, und um eine Spindelachse rotierbar ist. Die Werkstückaufnahme ist dauerhaft mit einer zugehörigen Spindelwelle oder positionsabhängig mit einer (bevorzugt gemeinsam mit einer weiteren Werkstückaufnahme nutzbaren) Spindelwelle verbindbar. Mittels der Spindelwelle der Arbeitsspindel ist ein Drehmoment einer Antriebsmaschine auf die (jeweilige) Werkstückaufnahme und damit auf das aufgenommene Rotationswerkstück übertragbar.The work spindle comprises a spindle shaft which can be connected or is connected to a workpiece holder and can be rotated about a spindle axis. The workpiece holder can be permanently connected to an associated spindle shaft or, depending on the position, to a spindle shaft (preferably usable together with another workpiece holder). By means of the spindle shaft of the work spindle, a torque from a drive machine can be transferred to the (respective) workpiece holder and thus to the recorded rotating workpiece.

Beispielsweise ist von der Werkstückaufnahme ein (nahezu) rotationssymmetrisches Bauteil (wie beispielsweise eine Bremsscheibe oder ein Kolben, beispielsweise für ein pneumatische oder hydraulisches System). In einer Ausführungsform ist die Werkstückaufnahme beispielsweise als Futter ausgeführt. Meist ist die Spindelwelle mit der Werkstückaufnahme als zwei separate Bauteile verbunden, alternativ zumindest mit einem Teil der Werkstückaufnahme einstückig gebildet.For example, the workpiece holder is an (almost) rotationally symmetrical component (such as a brake disc or a piston, for example for a pneumatic or hydraulic system). In one embodiment, the workpiece holder is designed, for example, as a chuck. The spindle shaft is usually connected to the workpiece holder as two separate components, alternatively formed in one piece with at least part of the workpiece holder.

Weiterhin umfasst die Arbeitsspindel eine Lagereinrichtung, bei welcher zumindest ein Radiallager, beispielsweise zwei oder mehr Radiallager, bevorzugt als Fest-Los-Lageranordnung und/oder als vorgespannte Lagerung (beispielsweise in einer sogenannten O-Anordnung für eine möglichst breite Stützweite) und zugleich einen Axiallagerungsanteil. Alternativ oder zusätzlich ist ein separates Axiallager vorgesehen. Die Lagereinrichtung ist zu einem geeigneten Abstützen der Spindelwelle und gegebenenfalls unmittelbar der (jeweiligen) Werkstückaufnahme eingerichtet, sodass während der auslegungsgemäßen Fertigung Prozesskräfte unter Einhaltung einer erforderlichen hohen Präzision aufnehmbar sind.Furthermore, the work spindle comprises a bearing device in which at least one radial bearing, for example two or more radial bearings, preferably as a fixed-loose bearing arrangement and / or as a preloaded bearing (for example in a so-called O-arrangement for the widest possible Support width) and at the same time an axial bearing component. Alternatively or additionally, a separate thrust bearing is provided. The bearing device is set up to provide suitable support for the spindle shaft and, if necessary, directly for the (respective) workpiece holder, so that process forces can be absorbed during design-based production while maintaining the required high level of precision.

In einer Ausführungsform (beispielsweise als hydrostatisches Lager) der Lagereinrichtung sind die einzelnen hydrostatischen Elemente (die Taschen und Lagerflächen der hydrostatischen Lager) funktional einer Achse zuordenbar, jedoch nicht unbedingt als Baueinheit gebildet. Beispielsweise sind eine Mehrzahl von Taschen und Lagerflächen vorgesehen, welche radial zu der Spindelachse ausgerichtet sind, also eine tangentiale Fläche oder einen Zylindermantel (-abschnitt) ausbilden. Diese können gemeinsam können als Radiallager bezeichnet werden. Taschen und Lagerflächen, welche zum axialen Abstützen eingerichtet sind, also in einer Ebene, zu welcher die Spindelachse normal ausgerichtet ist, können als Axiallager bezeichnet werden.In one embodiment (for example as a hydrostatic bearing) of the bearing device, the individual hydrostatic elements (the pockets and bearing surfaces of the hydrostatic bearings) can be functionally assigned to an axis, but are not necessarily formed as a structural unit. For example, a plurality of pockets and bearing surfaces are provided which are aligned radially to the spindle axis, i.e. form a tangential surface or a cylinder jacket (section). These can collectively be referred to as radial bearings. Pockets and bearing surfaces that are set up for axial support, i.e. in a plane to which the spindle axis is normally aligned, can be referred to as axial bearings.

Bei einer Lagereinrichtung mit Wälzlagern ist die Bauweise beispielsweise konventionell, wobei in dem einen oder anderen Anwendungsfall zumindest einer der Lagerringe einstückig mit einem Element der Arbeitsspindel gebildet ist, beispielsweise mit einem äußeren Gehäuse und/oder mit der Spindelwelle.In the case of a bearing device with roller bearings, the design is, for example, conventional, with in one or the other application case at least one of the bearing rings being formed in one piece with an element of the work spindle, for example with an outer housing and/or with the spindle shaft.

Weiterhin ist eine Leiteinrichtung vorgesehen, mit welcher ein aktiv temperierbares Fluid leitbar ist, also eine Flüssigkeit oder ein Gas, welches beispielsweise durch eine (zu der Arbeitsspindel externen) Wärmetauscheinrichtung auf eine veränderte, bevorzugt vorbestimmte beziehungsweise regelbare, Temperatur bringbar ist.Furthermore, a guide device is provided with which an actively temperature-controlled fluid can be conducted, i.e. a liquid or a gas, which can be brought to a changed, preferably predetermined or controllable, temperature, for example, by a heat exchange device (external to the work spindle).

Es sei darauf hingewiesen, dass zwar für ein gerade bearbeitetes Werkstück ein Kühlen der Spindelwelle und/oder des Radiallagers und gegebenenfalls eines weiteren Lagers meist die zeitlich vorherrschende Betriebsweise ist. Allerdings ist es (alternativ oder zusätzlich) für ein Einstellen eines einheitlichen Temperaturniveaus erwünscht, in einer Ausführungsform die Temperatur des Radiallagers (bevorzugt der gesamten Lagereinrichtung, besonders bevorzugt auch der Spindelwelle) auf einem von der Umgebung unterschiedlichen (bevorzugt konstanten) Temperaturniveau zu halten. Dies ermöglicht sehr geringe Abweichungen hinsichtlich der Position und auch hinsichtlich Reibungseffekten (also Widerständen) beim Betrieb der Arbeitsspindel. Gerade bei sehr dünnen Auftragschweißschichten (wie sie beispielsweise beim EHLA aufgebracht werden) ist es erwünscht, die Einflussfaktoren auf die Lage des Rotationswerkstücks weitestmöglich zu eliminieren. Hiermit ist dies ermöglicht.It should be noted that for a workpiece that is currently being machined, cooling the spindle shaft and/or the radial bearing and possibly another bearing is usually the predominant mode of operation. However, in order to set a uniform temperature level, it is (alternatively or additionally) desirable, in one embodiment, to keep the temperature of the radial bearing (preferably the entire bearing device, particularly preferably also the spindle shaft) at a temperature level that is different from the environment (preferably constant). This enables very small deviations in terms of position and also in terms of friction effects (i.e. resistance) when operating the work spindle. Especially with very thin deposition weld layers (such as those applied in EHLA), it is desirable to eliminate the factors influencing the position of the rotating workpiece as much as possible. This is made possible.

Hier ist vorgeschlagen, dass die Leiteinrichtung derart gestaltet ist, dass sie mit der Werkstückaufnahme fluidisch verbindbar beziehungsweise im Einsatz verbunden ist, sodass bei einem betriebsgemäßen Verbinden zwischen der Leiteinrichtung und der Werkstückaufnahme die Werkstückaufnahme temperierbar ist beziehungsweise ein von der Werkstückaufnahme aufgenommenes Rotationswerkstück. Die Leiteinrichtung umfasst also zumindest einen zu der Werkstückaufnahme gerichteten beziehungsweise mit der Werkstückaufnahme fluidisch verbindbaren Anschluss. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Werkstückaufnahme selbst einen Leitungsabschnitt beziehungsweise eine (bevorzugt zur Umgebung abgekapselte) Wärmeübertragungsfläche zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Wärme, welcher über den zumindest einen Anschluss mit der Leiteinrichtung verbindbar ist beziehungsweise im Einsatz verbunden ist.It is proposed here that the guide device is designed in such a way that it can be fluidly connected to the workpiece holder or is connected in use, so that when there is an operational connection between the guide device and the workpiece holder, the workpiece holder or a rotary workpiece received by the workpiece holder can be tempered. The guide device therefore comprises at least one connection that is directed towards the workpiece holder or can be fluidly connected to the workpiece holder. In an advantageous embodiment, the workpiece holder itself comprises a line section or a heat transfer surface (preferably encapsulated from the environment) for absorbing and/or releasing heat, which can be connected to the guide device via the at least one connection or is connected in use.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Auftragschweißmaschine zum Beschichten eines Rotationswerkstücks vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

  • - eine Auftragschweißeinrichtung;
  • - zumindest eine Werkstückaufnahme zum Aufnehmen eines Rotationswerkstücks, mittels welcher ein aufgenommenes Rotationswerkstück zu der Auftragschweißeinrichtung ausgerichtet und rotierbar haltbar ist;
  • - zumindest eine Arbeitsspindel mit einer um eine Spindelachse rotierbare Spindelwelle und mit einer Lagereinrichtung;
  • - eine Antriebsmaschine zum Rotieren der Spindelwelle um die Spindelachse;
  • - ein Leitungssystem zum Zirkulieren eines aktiv temperierbaren Fluids;
  • - eine in dem Leitungssystem angeordnete Wärmetauscheinrichtung zum, mittels Zugeben oder Abgeben von Wärme des Fluids an ein Tauschmittel, aktiven Temperieren des Fluids; und
  • - eine in dem Leitungssystem angeordnete Fördereinrichtung zum Erzeugen eines Druckgefälles in dem Leitungssystem und in der Wärmetauscheinrichtung für ein Fördern und aktives Temperieren des Fluids.

wobei die Lagereinrichtung der Arbeitsspindel zumindest ein Radiallager zum um die Spindelachse rotierbaren Abstützen der Spindelwelle umfasst, und wobei die Spindelwelle mit jeweils einer der Werkstückaufnahmen drehmomentübertragend verbindbar oder verbunden ist.According to a further aspect, a deposition welding machine for coating a rotary workpiece is proposed, having at least the following components:
  • - a deposition welding device;
  • - at least one workpiece holder for holding a rotational workpiece, by means of which a recorded rotational workpiece is aligned with the deposition welding device and can be rotated;
  • - at least one work spindle with a spindle shaft that can be rotated about a spindle axis and with a bearing device;
  • - a drive machine for rotating the spindle shaft about the spindle axis;
  • - a line system for circulating an actively temperature-controlled fluid;
  • - a heat exchange device arranged in the line system for actively controlling the temperature of the fluid by adding or releasing heat from the fluid to an exchange medium; and
  • - A conveying device arranged in the line system for generating a pressure gradient in the line system and in the heat exchange device for conveying and actively controlling the temperature of the fluid.

wherein the bearing device of the work spindle comprises at least one radial bearing for supporting the spindle shaft rotatable about the spindle axis, and wherein the spindle shaft can be connected or is connected to one of the workpiece holders in a torque-transmitting manner.

Die Auftragschweißmaschine ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Leiteinrichtung vorgesehen ist, welche in dem Leitungssystem angeordnet ist, mittels welcher das aktiv temperierbare Fluid zum aktiven Temperieren zumindest des Radiallagers der Lagereinrichtung leitbar ist.The deposition welding machine is characterized in particular by the fact that a guide device is also provided, which is arranged in the line system, by means of which the actively temperature-controlled fluid can be guided for actively temperature control of at least the radial bearing of the bearing device.

Die hier vorgeschlagene Auftragschweißmaschine ist dazu eingerichtet, ein Rotationswerkstück, welches in eine Werkstückaufnahme aufgenommen ist, auf einer zu beschichtenden Oberfläche des Rotationswerkstücks mittels eines Schweißzusatzwerkstoffs, mithilfe einer Auftragschweißeinrichtung zu beschichten. Der Schweißzusatzwerkstoff wird beispielsweise in Form von einem Draht oder einem Pulver bereitgestellt. Die Auftragschweißeinrichtung ist beispielsweise für ein Plasmaschweißen, Lichtbogenschweißen, Laserschweißen oder für ein Hochgeschwindigkeitsflammspritzen eingerichtet. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Auftragschweißmaschine beziehungsweise die Auftragschweißeinrichtung für ein Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA], wie beispielsweise aus der DE 10 2011 100 456 A1 bekannt, eingerichtet.The deposition welding machine proposed here is set up to coat a rotational workpiece, which is accommodated in a workpiece holder, on a surface of the rotational workpiece to be coated using a welding filler material using a deposition welding device. The welding filler material is provided, for example, in the form of a wire or a powder. The deposition welding device is set up, for example, for plasma welding, arc welding, laser welding or high-speed flame spraying. In an advantageous embodiment, the deposition welding machine or the deposition welding device is for extremely high-speed laser deposition welding [EHLA], such as from the DE 10 2011 100 456 A1 known, established.

Die zu beschichtende Oberfläche des Rotationswerkstücks ist in einer vorteilhaften Ausführungsform eben ausgebildet, alternativ weist die Oberfläche Erhebungen und/oder Vertiefungen auf, sodass sie also eine 2,5-D Topologie aufweist. Die Werkstückaufnahme und/oder die Auftragschweißeinrichtung ist beweglich, sodass ein relativer Vorschub zwischen der Auftragschweißeinrichtung und der Werkstückaufnahme und/oder ein Ausrichten der Auftragschweißeinrichtung relativ zu der Werkstückaufnahme beziehungsweise zu der zu beschichtenden Oberfläche des Rotationswerkstücks ermöglicht ist. Dabei ist die Werkstückaufnahme (um die Spindelachse) rotierbar. Beim Auftragschweißen setzt sich der Vorschub bei dem Rotationswerkstück aus der Rotation des Rotationswerkstücks (um die Spindelachse) und einem relativen radialen Vorschub, bevorzugt mittels Bewegen der Auftragschweißeinrichtung, zusammen. In einer Ausführungsform ist die Auftragschweißeinrichtung und/oder die Werkstückaufnahme axial bewegbar, beispielsweise zum Justieren einer Höhe, zum Anpassen an eine Werkstückabmessung (bei unterschiedlichen Rotationswerkstücken) und/oder zum Anpassen an die aktuell vorliegende Dicke der Beschichtung.The surface of the rotary workpiece to be coated is flat in an advantageous embodiment; alternatively, the surface has elevations and/or depressions, so that it has a 2.5-D topology. The workpiece holder and/or the deposition welding device is movable, so that a relative advance between the deposition welding device and the workpiece holder and/or an alignment of the deposition welding device relative to the workpiece holder or to the surface of the rotational workpiece to be coated is possible. The workpiece holder can be rotated (around the spindle axis). During build-up welding, the feed in the rotating workpiece is made up of the rotation of the rotating workpiece (around the spindle axis) and a relative radial feed, preferably by moving the build-up welding device. In one embodiment, the deposition welding device and/or the workpiece holder is axially movable, for example to adjust a height, to adapt to a workpiece dimension (for different rotational workpieces) and/or to adapt to the current thickness of the coating.

Die Auftragschweißmaschine umfasst eine Antriebsmaschine, mittels welcher die Spindelwelle um die Spindelachse rotierbar antreibbar ist. Die Werkstückaufnahme ist dauerhaft mit einer zugehörigen Spindelwelle der Arbeitsspindel oder positionsabhängig mit einer (bevorzugt gemeinsam mit einer weiteren Werkstückaufnahme nutzbaren) Spindelwelle verbindbar. Mittels der Spindelwelle der Arbeitsspindel ist ein Drehmoment der Antriebsmaschine auf die (jeweilige) Werkstückaufnahme und damit auf das aufgenommene Rotationswerkstück übertragbar.The build-up welding machine includes a drive machine by means of which the spindle shaft can be driven to rotate about the spindle axis. The workpiece holder can be permanently connected to an associated spindle shaft of the work spindle or, depending on the position, to a spindle shaft (preferably usable together with another workpiece holder). By means of the spindle shaft of the work spindle, a torque from the drive machine can be transferred to the (respective) workpiece holder and thus to the recorded rotating workpiece.

Beispielsweise ist von der Werkstückaufnahme ein (nahezu) rotationssymmetrisches Bauteil (wie beispielsweise eine Bremsscheibe oder ein Kolben, beispielsweise für ein pneumatische oder hydraulisches System). In einer Ausführungsform ist die Werkstückaufnahme beispielsweise als Futter ausgeführt. Meist ist die Spindelwelle mit der Werkstückaufnahme als zwei separate Bauteile verbunden, alternativ zumindest mit einem Teil der Werkstückaufnahme einstückig gebildet.For example, the workpiece holder is an (almost) rotationally symmetrical component (such as a brake disc or a piston, for example for a pneumatic or hydraulic system). In one embodiment, the workpiece holder is designed, for example, as a chuck. The spindle shaft is usually connected to the workpiece holder as two separate components, alternatively formed in one piece with at least part of the workpiece holder.

Weiterhin umfasst die Arbeitsspindel eine Lagereinrichtung, bei welcher zumindest ein Radiallager, beispielsweise zwei oder mehr Radiallager, bevorzugt als Fest-Los-Lageranordnung und/oder als vorgespannte Lagerung (beispielsweise in einer sogenannten O-Anordnung für eine möglichst breite Stützweite) und zugleich einen Axiallagerungsanteil. Alternativ oder zusätzlich ist ein separates Axiallager vorgesehen. Die Lagereinrichtung ist zu einem geeigneten Abstützen der Spindelwelle und gegebenenfalls unmittelbar der (jeweiligen) Werkstückaufnahme eingerichtet, sodass während der auslegungsgemäßen Fertigung Prozesskräfte unter Einhaltung einer erforderlichen hohen Präzision aufnehmbar sind.Furthermore, the work spindle comprises a bearing device in which at least one radial bearing, for example two or more radial bearings, preferably as a fixed-loose bearing arrangement and / or as a preloaded bearing (for example in a so-called O-arrangement for the widest possible support width) and at the same time an axial bearing portion . Alternatively or additionally, a separate thrust bearing is provided. The bearing device is set up to provide suitable support for the spindle shaft and, if necessary, directly for the (respective) workpiece holder, so that process forces can be absorbed during design-based production while maintaining the required high level of precision.

Die Auftragschweißmaschine umfasst ein Leitungssystem zum Zirkulieren eines aktiv temperierbaren Fluids und eine in dem Leitungssystem angeordnete Wärmetauscheinrichtung zum aktiven Temperieren des Fluids, wobei die weiterhin umfasste Fördereinrichtung zum Erzeugen eines Druckgefälles in dem Leitungssystem und in der Wärmetauscheinrichtung für ein Fördern und aktives Temperieren des Fluids eingerichtet ist. Die Fördereinrichtung ist beispielsweise eine Umwälzpumpe oder ein Verdichter. Die Wärmetauscheinrichtung umfasst beispielsweise einen Wärmeübertrager, beispielsweise zum Abgeben oder Aufnehmen von Wärme an eine beziehungsweise aus einer Umgebung, beispielsweise unterstützt von einem Lüfter. Die Wärmetauscheinrichtung umfasst beispielsweise einen Verdampfer und/oder Verflüssiger zum Abgeben oder Aufnehmen von Wärme an eine beziehungsweise aus einer Umgebung, beispielsweise unterstützt von einem Lüfter.The deposition welding machine comprises a line system for circulating an actively temperature-controlled fluid and a heat exchange device arranged in the line system for actively temperature control of the fluid, the further comprising conveyor device being set up to generate a pressure gradient in the line system and in the heat exchange device for conveying and actively temperature control of the fluid . The conveying device is, for example, a circulation pump or a compressor. The heat exchange device comprises, for example, a heat exchanger, for example for giving off or absorbing heat to or from an environment, for example supported by a fan. The heat exchange device includes, for example, an evaporator and/or condenser for releasing or absorbing heat to or from an environment, for example supported by a fan.

Hier ist vorgeschlagen, dass von der Auftragschweißmaschine weiterhin eine Leiteinrichtung umfasst ist, mit welcher ein aktiv temperierbares Fluid leitbar ist, also eine Flüssigkeit oder ein Gas, welches beispielsweise mittels der Wärmetauscheinrichtung auf eine veränderte, bevorzugt vorbestimmte beziehungsweise regelbare, Temperatur bringbar ist. Mittels der Leiteinrichtung ist zumindest das Radiallager, bevorzugt die gesamte Lagereinrichtung temperierbar. Die Leiteinrichtung ist in einer Ausführungsform ein Teil der Arbeitsspindel. Alternativ oder zusätzlich ist die Leiteinrichtung ein Teil einer maschinenseitigen Aufnahme für die Arbeitsspindel.It is proposed here that the deposition welding machine further includes a guide device with which an actively temperature-controlled fluid can be conducted, i.e. a liquid or a gas, which is heated to a changed, preferably predetermined or controllable, temperature, for example by means of the heat exchange device can be brought. By means of the guide device, at least the radial bearing, preferably the entire bearing device, can be tempered. In one embodiment, the guide device is part of the work spindle. Alternatively or additionally, the guide device is part of a machine-side holder for the work spindle.

Es sei darauf hingewiesen, dass zwar für ein gerade bearbeitetes Werkstück ein Kühlen der Spindelwelle und/oder des Radiallagers und gegebenenfalls eines weiteren Lagers meist die zeitlich vorherrschende Betriebsweise ist. Allerdings ist es (alternativ oder zusätzlich) für ein Einstellen eines einheitlichen Temperaturniveaus erwünscht, in einer Ausführungsform die Temperatur des Radiallagers (bevorzugt der gesamten Lagereinrichtung, besonders bevorzugt auch der Spindelwelle) auf einem von der Umgebung unterschiedlichen (bevorzugt konstanten) Temperaturniveau zu halten. Dies ermöglicht sehr geringe Abweichungen hinsichtlich der Position und auch hinsichtlich Reibungseffekten (also Widerständen) beim Betrieb der Arbeitsspindel. Gerade bei sehr dünnen Auftragschweißschichten (wie sie beispielsweise beim EHLA aufgebracht werden) ist es erwünscht, die Einflussfaktoren auf die Lage des Rotationswerkstücks weitestmöglich zu eliminieren. Hiermit ist dies ermöglicht.It should be noted that for a workpiece that is currently being machined, cooling the spindle shaft and/or the radial bearing and possibly another bearing is usually the predominant mode of operation. However, in order to set a uniform temperature level, it is (alternatively or additionally) desirable, in one embodiment, to keep the temperature of the radial bearing (preferably the entire bearing device, particularly preferably also the spindle shaft) at a temperature level that is different from the environment (preferably constant). This enables very small deviations in terms of position and also in terms of friction effects (i.e. resistance) when operating the work spindle. Especially with very thin deposition weld layers (such as those applied in EHLA), it is desirable to eliminate the factors influencing the position of the rotating workpiece as much as possible. This is made possible.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Leiteinrichtung mit der Werkstückaufnahme fluidisch verbindbar, sodass bei einem betriebsgemäßen Verbinden zwischen der Leiteinrichtung und der Werkstückaufnahme die Werkstückaufnahme temperierbar ist beziehungsweise ein von der Werkstückaufnahme aufgenommenes Rotationswerkstück.In an advantageous embodiment, the guide device can be fluidly connected to the workpiece holder, so that when there is an operational connection between the guide device and the workpiece holder, the temperature of the workpiece holder or a rotary workpiece held by the workpiece holder can be controlled.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Auftragschweißmaschine vorgeschlagen, dass die Lagereinrichtung weiterhin ein Axiallager zum axialen Fixieren der Spindelwelle umfasst, wobei bevorzugt das Axiallager ebenfalls mittels des aktiv temperierbaren Fluids über die Leiteinrichtung temperierbar ist.It is further proposed in an advantageous embodiment of the build-up welding machine that the bearing device further comprises an axial bearing for axially fixing the spindle shaft, wherein preferably the axial bearing can also be temperature-controlled by means of the actively temperature-controllable fluid via the guide device.

Mittels des Axiallagers ist die Spindelwelle in axialer Richtung fixiert, also das Axiallager als Festlager ausgeführt. Alternativ ist axiale Fixierung der Spindelwelle über eine integrierte Funktion (beispielsweise mittels eines Schräg-Kugellagers oder eines Kegelrollenlagers) erzielt. Die Spindelwelle ist in einer Ausführungsform beispielsweise ausschließlich einseitig, also auf der anderen Seite einzig über die Schwerkraft axial fixiert. Alternativ ist die Spindelwelle beidseitig eingefasst und somit axial verspannt oder zumindest verspannbar.The spindle shaft is fixed in the axial direction by means of the axial bearing, i.e. the axial bearing is designed as a fixed bearing. Alternatively, axial fixation of the spindle shaft is achieved via an integrated function (for example by means of an angular contact ball bearing or a tapered roller bearing). In one embodiment, for example, the spindle shaft is axially fixed exclusively on one side, i.e. on the other side solely via gravity. Alternatively, the spindle shaft is enclosed on both sides and is therefore axially braced or at least can be braced.

Das Axiallager hat je nach Ausführungsform und/oder je nach Betriebsweise temperaturabhängig veränderliche axiale Lagerposition für die Spindelwelle. Mittels eines Temperierens des Axiallagers ist eine mögliche Abweichung eliminiert oder deutlich reduziert.Depending on the embodiment and/or the mode of operation, the axial bearing has a temperature-dependent, variable axial bearing position for the spindle shaft. By controlling the temperature of the axial bearing, any possible deviation is eliminated or significantly reduced.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Auftragschweißmaschine vorgeschlagen, dass das Radiallager, und bevorzugt das Axiallager nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, ein hydrostatisches Lager mit einer hydraulischen Flüssigkeit ist, wobei bevorzugt die hydraulische Flüssigkeit zugleich das aktiv temperierbare Fluid der Leiteinrichtung ist.It is further proposed in an advantageous embodiment of the build-up welding machine that the radial bearing, and preferably the axial bearing according to an embodiment according to the above description, is a hydrostatic bearing with a hydraulic fluid, the hydraulic fluid preferably also being the actively temperature-controllable fluid of the guide device.

Bei dieser Ausführungsform sind die einzelnen hydrostatischen Elemente, also die Taschen und Lagerflächen des hydrostatischen Lagers, der Lagereinrichtung funktional einer Achse zuordenbar, jedoch nicht unbedingt als Baueinheit gebildet. Beispielsweise sind eine Mehrzahl von Taschen und Lagerflächen vorgesehen, welche radial zu der Spindelachse ausgerichtet sind, also eine tangentiale Fläche oder einen Zylindermantel (-abschnitt) ausbilden. Diese können gemeinsam können als Radiallager bezeichnet werden. Taschen und Lagerflächen, welche zum axialen Abstützen eingerichtet sind, also in einer Ebene, zu welcher die Spindelachse normal ausgerichtet ist, können als Axiallager bezeichnet werden.In this embodiment, the individual hydrostatic elements, i.e. the pockets and bearing surfaces of the hydrostatic bearing, of the bearing device can be functionally assigned to an axis, but are not necessarily formed as a structural unit. For example, a plurality of pockets and bearing surfaces are provided which are aligned radially to the spindle axis, i.e. form a tangential surface or a cylinder jacket (section). These can collectively be referred to as radial bearings. Pockets and bearing surfaces that are set up for axial support, i.e. in a plane to which the spindle axis is normally aligned, can be referred to as axial bearings.

Hier ist nun vorgeschlagen, dass die hydraulische Flüssigkeit zugleich das temperierbare Fluid der Leiteinrichtung ist, also die Taschen des hydrostatischen Lagers Teil der Leiteinrichtung beziehungsweise in die Leiteinrichtung eingebunden sind. Damit ist eine effiziente Wärmeübertragung erzielbar. Bevorzugt sind dazu im Leitungssystem bevorzugt unmittelbar bei einer jeweiligen Tasche des hydrostatischen Lagers aktive Drosseln für die hydraulische Flüssigkeit vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich wird eine Veränderung einer Lagersteifigkeit infolge des Zusammenspiels von Spaltgröße zwischen Taschen und Lagerflächen, Viskosität der hydraulischen Flüssigkeit und Fördervolumen hingenommen, bevorzugt innerhalb eines vorbestimmten Regelfensters unter Berücksichtigung der Temperatur und zumindest einem der genannten Parameter als Regeleingangsgröße.It is now proposed here that the hydraulic fluid is also the temperature-controlled fluid of the guide device, i.e. the pockets of the hydrostatic bearing are part of the guide device or integrated into the guide device. This allows efficient heat transfer to be achieved. For this purpose, active throttles for the hydraulic fluid are preferably provided in the line system directly at a respective pocket of the hydrostatic bearing. Alternatively or additionally, a change in bearing stiffness as a result of the interaction of the gap size between pockets and bearing surfaces, viscosity of the hydraulic fluid and delivery volume is accepted, preferably within a predetermined control window, taking into account the temperature and at least one of the parameters mentioned as a control input variable.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Auftragschweißmaschine vorgeschlagen, dass das Radiallager, und bevorzugt das Axiallager nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, ein Wälzlager mit zumindest einer keramischen Kontaktfläche ist, wobei bevorzugt im Betrieb das aktiv temperierbare Fluid über die Leiteinrichtung als ein Gasstrom bereitgestellt wird.It is further proposed in an advantageous embodiment of the build-up welding machine that the radial bearing, and preferably the axial bearing according to an embodiment according to the above description, is a rolling bearing with at least one ceramic contact surface, with the actively temperature-controlled fluid preferably flowing through the guide device as a gas stream during operation provided.

Bei einer Lagereinrichtung mit Wälzlagern ist die Bauweise beispielsweise konventionell, wobei in dem einen oder anderen Anwendungsfall zumindest einer der Lagerringe einstückig mit einem Element der Arbeitsspindel gebildet ist, beispielsweise mit einem äußeren Gehäuse und/oder mit der Spindelwelle. In einer Ausführungsform ist eine Leiteinrichtung derart angeordnet, dass zumindest einer der Lagerringe mit einem Leitungselement oder mit dem Fluid zum Temperieren in engem (bevorzugt unmittelbarem) Kontakt steht. In einer Ausführungsform ist eine Leiteinrichtung alternativ oder zusätzlich derart ausgeführt, dass ein Schmiermittel des zumindest einen Wälzlagers von dem Fluid zum Temperieren bereitgestellt und zum Temperieren (bevorzugt kontinuierlich) ausgetauscht wird.In the case of a bearing device with rolling bearings, the design is, for example, conventional, with in one or the other application case at least one of the bearing rings being formed in one piece with an element of the work spindle, for example with an outer housing and/or with the spindle shaft. In one embodiment, a guide device is arranged such that at least one of the bearing rings is in close (preferably direct) contact with a line element or with the fluid for temperature control. In one embodiment, a guide device is alternatively or additionally designed such that a lubricant of the at least one roller bearing is provided by the fluid for temperature control and is exchanged for temperature control (preferably continuously).

Für ein keramisches Wälzlager ist bevorzugt ein gasförmiges Fluid zum Temperieren eingesetzt und kein Schmiermittel vorgesehen. Somit ist das Wälzlager mit einer hohen Temperatur betreibbar und zugleich wenig wartungsanfällig. Bei einem keramischen Wälzlager (nach dem hiesigen Verständnis) sind die Wälzkörper und/oder die Lagerflächen aus einem keramischen Material gebildet oder mit einer keramischen Beschichtung versehen, sodass zumindest eine keramische Kontaktfläche gebildet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Wälzlager beispielsweise ein Kugellager, ein Zylinderrollenlager oder ein Kegelrollenlager ist.For a ceramic rolling bearing, a gaseous fluid is preferably used for temperature control and no lubricant is provided. This means that the rolling bearing can be operated at a high temperature and at the same time requires little maintenance. In a ceramic rolling bearing (as we understand it here), the rolling bodies and/or the bearing surfaces are made of a ceramic material or are provided with a ceramic coating, so that at least one ceramic contact surface is formed. It should be noted that a rolling bearing is, for example, a ball bearing, a cylindrical roller bearing or a tapered roller bearing.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Auftragschweißmaschine vorgeschlagen, dass weiterhin eine Wärmeabsorbereinrichtung umfasst ist, welche zum Auffangen von Abwärme beim Auftragschweißen eingerichtet ist,
wobei die Wärmeabsorbereinrichtung mit dem Leitungssystem fluidisch verbunden und mittels des darin förderbaren aktiv temperierbaren Fluids temperierbar ist.
It is further proposed in an advantageous embodiment of the deposition welding machine that a heat absorber device is also included, which is set up to collect waste heat during deposition welding,
wherein the heat absorber device is fluidly connected to the line system and can be tempered by means of the actively temperature-controlled fluid that can be conveyed therein.

In dem Rotationswerkstück beziehungsweise der gebildeten Beschichtung auf der Oberfläche des Werkstücks aufgenommene Abwärme wird diffus abgestrahlt, wobei aber aufgrund der Flächenausbildung sich eine Hauptrichtung zum Abstrahlen normal zu der zu beschichtenden Oberfläche ausbildet. Eine Hauptrichtung ist dadurch charakterisiert, dass die meiste Wärmestrahlung in dieser Richtung abgestrahlt wird, bevorzugt mehr als 20 % [zwanzig Prozent], besonders bevorzugt mindestens 50 % der Wärmestrahlung. Als Wärmestrahlung wird bevorzugt hier nicht ausschließlich ein Strahlungsfrequenzbereich bezeichnet, welcher unmittelbar zu einem Erwärmen einer getroffenen Komponente führt, sondern auch solche, welche infolge einer (mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit oder zu einem gewissen Anteil, beispielsweise unmittelbar beim Auftreffen) stattfindenden Phasenverschiebung (beispielsweise infolge einer Brechung) ein Erwärmen einer getroffenen Komponente bewirken können.Waste heat absorbed in the rotating workpiece or the coating formed on the surface of the workpiece is diffusely radiated, but due to the surface formation, a main direction for radiation is formed normal to the surface to be coated. A main direction is characterized by the fact that most of the thermal radiation is emitted in this direction, preferably more than 20% [twenty percent], particularly preferably at least 50% of the thermal radiation. The term thermal radiation here preferably refers not only to a radiation frequency range which directly leads to the heating of an affected component, but also to those which occur as a result of a phase shift that occurs (with a certain probability or to a certain extent, for example immediately upon impact) (for example as a result of a Refraction) can cause a component that is hit to heat up.

Bei einer lichtförmigen Einbringung von Schweißenergie, beispielsweise bei einer Flamme, Plasma oder Laserlicht, gilt das Reflexionsgesetz, sodass also Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel die Hauptrichtung zum Abstrahlen der lichtförmig bereitgestellten Schweißenergie darstellt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zu beschichtende Oberfläche des Werkstücks relativ zu der Schweißeinrichtung beziehungsweise zu der Eintragrichtung der Schweißenergie geneigt ausgerichtet, beispielsweise um 15° [fünfzehn Grad von 360°] bis 45°, bevorzugt 25°, sodass sich zu einer Oberflächennormale ein entsprechender (also bei ideal glatt und spiegelnder Oberfläche betragsgleicher) Austragwinkel als Hauptrichtung ausbildet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Oberfläche in aller Regel nicht ideal spiegelglatt ist und aufgrund von Zerstreuungseffekten bei einer Bereitstellung von Schweißzusatzwerkstoff, insbesondere als Pulver ein beachtlicher Anteil der eingebrachten lichtförmigen Schweißenergie außerhalb der Hauptrichtung abgestrahlt wird, beispielsweise kegelförmig von der zu beschichtenden Oberfläche. When welding energy is introduced in the form of light, for example with a flame, plasma or laser light, the law of reflection applies, so that the angle of incidence equal to the angle of reflection represents the main direction for radiating the welding energy provided in the form of light. In a preferred embodiment, the surface of the workpiece to be coated is inclined relative to the welding device or to the direction of input of the welding energy, for example by 15° [fifteen degrees from 360°] to 45°, preferably 25°, so that there is a corresponding surface normal (i.e. with an ideally smooth and reflective surface of the same amount) the discharge angle forms as the main direction. It should be noted that the surface is generally not ideally mirror-smooth and, due to scattering effects when welding filler material is provided, in particular as powder, a considerable proportion of the light-shaped welding energy introduced is emitted outside the main direction, for example in a cone shape from the surface to be coated.

Hier ist vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Wärmeabsorbereinrichtung aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, einen Teil der von der zu beschichtende Oberfläche abgestrahlten Abwärme des zuvor beschriebenen Prozesses aufzunehmen beziehungsweise wegzuleiten. Hierzu ist eine Auffangfläche vorgesehen, welche (zumindest im weitesten Sinne) zum Absorbieren von der abgestrahlten Abwärme eingerichtet ist. Diese Auffangfläche ist derart eingerichtet, dass ein möglichst kleiner Anteil der abgestrahlten und in die Auffangfläche eingestrahlten Abwärme reflektiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auffangfläche zudem derart eingerichtet, dass sie eine geringe Neigung zum Abgeben von aufgenommener Wärme in Form von Wärmestrahlung aufweist. Weiterhin ist eine mit der Auffangfläche festkörperlich-thermisch verbundene mit einem Kühlfluid aktiv beströmbare und im Betrieb aktiv beströmte Kühlfläche vorgesehen. Diese Kühlfläche wird von der mittels der Auffangfläche aufgenommenen Wärme versorgt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kühlfläche (im Dauerbetrieb) mit mehr als 50 % [fünfzig Prozent], bevorzugt mindestens 80 %, der von der Auffangfläche aufgenommenen Wärme versorgt. Die übrige Wärme ist in dem Bauteil (also dem Substrat) mit der Auffangfläche beziehungsweise einem angrenzenden Bauteil gespeichert. Bevorzugt ist ein Anteil der Wärme, welcher wieder abgestrahlt wird, geringer als die in dem genannten Bauteil mit oder bei der Auffangfläche gespeicherte Wärme. Bevorzugt ist die Kühlfläche zum Abführen von in dem genannten Bauteil eingespeicherter Wärme eingerichtet. Bevorzugt wird ein als Wärmestrahlung von der Auffangfläche wieder abgestrahlter Anteil der aufgenommenen oder reflektierten Wärmestrahlung derart abgelenkt oder gestreut, dass ein daraus resultierender Wärmeeintrag in eine weitere Komponente, und vor allem die Auftragschweißeinrichtung, gering, bevorzugt vernachlässigbar ist.It is proposed here that the device has a heat absorber device which is set up to absorb or conduct away part of the waste heat radiated from the surface to be coated from the previously described process. For this purpose, a collecting surface is provided, which is designed (at least in the broadest sense) to absorb the radiated waste heat. This collecting surface is set up in such a way that the smallest possible proportion of the waste heat radiated and radiated into the collecting surface is reflected. In a preferred embodiment, the collecting surface is also set up in such a way that it has a low tendency to release absorbed heat in the form of thermal radiation. Furthermore, a cooling surface is provided which is solidly and thermally connected to the collecting surface and can be actively flowed through with a cooling fluid and is actively flowed through during operation. This cooling surface is supplied by the heat absorbed by the collecting surface. In a preferred embodiment, the cooling surface (in continuous operation) is supplied with more than 50% [fifty percent], preferably at least 80%, of the heat absorbed by the collecting surface. The remaining heat is stored in the component (i.e. the substrate) with the collecting surface or an adjacent component. Preferably, a proportion of the heat that is radiated again is less than the heat stored in the component mentioned with or near the collecting surface. Preferably, the cooling surface is used to dissipate heat stored in the component mentioned directed. Preferably, a portion of the absorbed or reflected thermal radiation that is re-emitted as thermal radiation from the collecting surface is deflected or scattered in such a way that the resulting heat input into a further component, and above all the deposition welding device, is small, preferably negligible.

Hier ist nun weiterhin vorgeschlagen, dass die Wärmeabsorbereinrichtung mit dem Leitungssystem verbunden ist, sodass eine mittels der Wärmeabsorbereinrichtung aufgenommene Abwärme zum Temperieren zumindest einer Komponente der Lagereinrichtung nutzbar ist. Somit ist mit der Abwärme eines vorhergehenden Prozesses bei einem Erkalten der Lagereinrichtung diese (wieder) auf eine gewünschte Betriebstemperatur bringbar beziehungsweise ein Erkalten verhinderbar.It is now further proposed here that the heat absorber device is connected to the line system, so that waste heat absorbed by the heat absorber device can be used to control the temperature of at least one component of the storage device. Thus, with the waste heat from a previous process when the storage device cools down, it can be brought (again) to a desired operating temperature or cooling can be prevented.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Auftragschweißmaschine vorgeschlagen, dass weiterhin ein Schalttisch umfasst ist, mittels welchem die Werkstückaufnahme, bevorzugt gemeinsam mit der Arbeitsspindel zumindest in eine Bearbeitungsposition und in eine Bestückungsposition bewegbar ist,
wobei bevorzugt eine Mehrzahl von gleichen Werkstückaufnahmen, besonders bevorzugt mit einer der jeweiligen Werkstückaufnahme fest zugeordneten Arbeitsspindel, vorgesehen ist.
It is further proposed in an advantageous embodiment of the build-up welding machine that an indexing table is also included, by means of which the workpiece holder can be moved, preferably together with the work spindle, at least into a processing position and into an assembly position,
wherein preferably a plurality of identical workpiece holders are provided, particularly preferably with a work spindle permanently assigned to the respective workpiece holder.

Bei dieser Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass eine weitere Werkstückaufnahme vorgesehen ist, welche außerhalb einer Position zum Bearbeiten mittels der Schweißeinrichtung bestückbar ist, beziehungsweise von welcher außerhalb der besagten Position ein Rotationswerkstück entnehmbar ist. Dazu sind die mehreren Werkstückaufnahmen mittels eines gemeinsamen Schalttischs in die jeweilige Position, also zumindest eine Bearbeitungsposition zum Bearbeiten und eine Bestückungsposition zum Entnehmen und Eingeben eines Rotationswerkstücks, überführbar ist. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einer Ausführungsform noch weitere Werkstückaufnahmen vorgesehen sind. Die Mehrzahl der Werkstückaufnahmen ist auf dem gemeinsamen Schalttisch gemeinsam bewegbar, sodass ein Bewegen einer Werkstückaufnahme in die Position des Bearbeitens gleichzeitig ein Bewegen einer anderen Werkstückaufnahme aus dieser Position heraus bewirkt.In this embodiment, it is proposed that a further workpiece holder is provided, which can be equipped outside of a position for processing by means of the welding device, or from which a rotary workpiece can be removed outside of said position. For this purpose, the multiple workpiece holders can be moved into the respective position, i.e. at least one processing position for processing and one loading position for removing and inserting a rotary workpiece, by means of a common switching table. It should be noted that in one embodiment additional workpiece holders are provided. The majority of the workpiece holders can be moved together on the common indexing table, so that moving a workpiece holder into the position for machining simultaneously causes another workpiece holder to move out of this position.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Auftragschweißmaschine vorgeschlagen, dass die Auftragschweißeinrichtung für ein Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen eingerichtet ist.It is further proposed in an advantageous embodiment of the deposition welding machine that the deposition welding device is set up for extremely high-speed laser deposition welding.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist die Auftragschweißmaschine beziehungsweise die Auftragschweißeinrichtung für ein Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA], wie beispielsweise aus der DE 10 2011 100 456 A1 bekannt, eingerichtet, bei welchem bevorzugt Laserenergien oberhalb von 12 kW [zwölf Kilo-Watt] und bis zu 20 KW und mehr eingesetzt sind.In this advantageous embodiment, the deposition welding machine or the deposition welding device is for extremely high-speed laser deposition welding [EHLA], such as from the DE 10 2011 100 456 A1 known, set up in which laser energies above 12 kW [twelve kilowatts] and up to 20 KW and more are preferably used.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Auftragschweißmaschine vorgeschlagen, dass weiterhin eine Wärmeleiteinrichtung in der Werkstückaufnahme vorgesehen ist, welche zum Temperieren eines aufgenommenen Rotationswerkstücks unmittelbar mit der Leiteinrichtung der Arbeitsspindel und/oder der Wärmetauscheinrichtung fluidisch verbunden ist.It is further proposed in an advantageous embodiment of the build-up welding machine that a heat conduction device is also provided in the workpiece holder, which is fluidly connected directly to the conduction device of the work spindle and/or the heat exchange device for temperature control of a received rotary workpiece.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Werkstückaufnahme selbst einen Leitungsabschnitt beziehungsweise eine (bevorzugt zur Umgebung abgekapselte) Wärmeübertragungsfläche zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Wärme, welcher über den zumindest einen Anschluss mit der Leiteinrichtung verbindbar ist beziehungsweise im Einsatz verbunden ist.In an advantageous embodiment, the workpiece holder itself comprises a line section or a heat transfer surface (preferably encapsulated from the environment) for absorbing and/or releasing heat, which can be connected to the guide device via the at least one connection or is connected in use.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist diese Wärmeleiteinrichtung während eines aufgenommenen Rotationswerkstücks in der Bearbeitungsposition (bevorzugt gehalten von einem gemeinsamen Schalttisch) beim Bearbeiten mittels der Auftragschweißeinrichtung zugeführter (bevorzugt zudem von der oben beschriebenen Wärmeabsorbereinrichtung aufgefangenen) Wärme versorgt. Diese Abwärme wird mittels der Wärmeleiteinrichtung abgeführt, um das gerade bearbeitete Rotationswerkstück auf einer gewünschten Temperatur zu halten oder zumindest ein Aufheizen zu verlangsamen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Wärmeleiteinrichtung mit dem Leitungssystem mit dem Fluid zum Temperieren zumindest einer Komponente der Lagereinrichtung fluidisch verbunden. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Wärmeleiteinrichtung die einzige Wärmequelle für die Betriebstemperatur der zumindest einen Komponente der Lagereinrichtung.In an advantageous embodiment, this heat-conducting device is supplied with heat supplied (preferably also collected by the heat absorber device described above) during machining by means of the deposition welding device during a recorded rotational workpiece in the machining position (preferably held by a common indexing table). This waste heat is dissipated by means of the heat conduction device in order to keep the rotary workpiece being processed at a desired temperature or at least to slow down heating. In a particularly advantageous embodiment, the heat conduction device is fluidly connected to the line system with the fluid for temperature control of at least one component of the storage device. In a particularly advantageous embodiment, the heat-conducting device is the only heat source for the operating temperature of the at least one component of the storage device.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist alternativ oder zusätzlich diese Wärmeleiteinrichtung zuvor während eines aufgenommenen Rotationswerkstücks außerhalb der Bearbeitungsposition (bevorzugt gehalten von einem gemeinsamen Schalttisch) mittels von Extern zugeführter (bevorzugt derjenigen von der Wärmeabsorbereinrichtung aufgefangenen) Wärme versorgbar, beispielsweise über das Leitungssystem mit dem Fluid zum Temperieren zumindest einer Komponente der Lagereinrichtung. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Wärmeabsorbereinrichtung die einzige Wärmequelle für die Prozesswärme, welche die Wärmeleiteinrichtung der Werkstückaufnahme benötigt, um das aufgenommene Rotationswerkstück vorzuwärmen. Es wird hiermit Bezug genommen auf die obigen Ausführungen betreffend die Nutzung der aufgefangenen Wärme der Wärmeabsorbereinrichtung.In an advantageous embodiment, this heat-conducting device can alternatively or additionally be supplied beforehand during a recorded rotational workpiece outside the machining position (preferably held by a common indexing table) by means of externally supplied heat (preferably that collected by the heat absorber device), for example via the line system with the fluid for temperature control at least one component of the storage facility. In a particularly advantageous embodiment, the heat absorber device is the only heat source for the process heat, which is the heat conduction device of the workpiece holder needed to preheat the rotating workpiece. Reference is hereby made to the above statements regarding the use of the collected heat of the heat absorber device.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Vorheizen eines Rotationswerkstücks für ein Auftragschweißen vorgeschlagen, wobei das Verfahren mit einer Auftragschweißmaschine nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausführbar ist, aufweisend die folgenden Schritte:

  1. a. mittels der Wärmeleiteinrichtung Auffangen von Abwärme bei einem Bearbeiten eines in einer ersten Werkstückaufnahme aufgenommenen ersten Rotationswerkstücks in einer Bearbeitungsposition; und
  2. b. mittels des aktiv temperierbaren Fluids in dem Leitungssystem Zuführen zumindest eines Teils der aufgefangenen Abwärme zu in die Leiteinrichtung zum aktiven Temperieren zumindest des Radiallagers der Lagereinrichtung und/oder einem in einer zweiten Werkstückaufnahme aufgenommenen zweiten Rotationswerkstück, welches sich außerhalb einer Bearbeitungsposition befindet.
According to a further aspect, a method for preheating a rotational workpiece for deposition welding is proposed, wherein the method can be carried out with a deposition welding machine according to an embodiment according to the above description, comprising the following steps:
  1. a. collecting waste heat by means of the heat-conducting device when machining a first rotational workpiece held in a first workpiece holder in a machining position; and
  2. b. by means of the actively temperature-controllable fluid in the line system, supplying at least part of the collected waste heat to the guide device for active temperature control of at least the radial bearing of the bearing device and / or a second rotational workpiece accommodated in a second workpiece holder, which is located outside a machining position.

In einer alternativen Ausführungsform ist die in einem analogen Schritt b. die Wärme zum Temperieren zumindest einer Komponente der Lagereinrichtung und/oder zumindest eines Rotationswerkstücks ausschließlich von Extern, beispielsweise mittels einer Wärmetauscheinrichtung, zugeführt. In einer Ausführungsform ist in Schritt b. sowohl die aufgefangene Abwärme als auch (bevorzugt ergänzend im Bedarfsfall) von Extern zugeführt.In an alternative embodiment, in an analogous step b. the heat for temperature control of at least one component of the storage device and / or at least one rotating workpiece is supplied exclusively from external sources, for example by means of a heat exchange device. In one embodiment, in step b. both the collected waste heat and (preferably additionally if necessary) supplied from external sources.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

  • 1: eine Auftragschweißmaschine in einer schematischen Seitenansicht; und
  • 2: ein Kraftfahrzeug mit Bremsscheiben in einer schematischen Draufsicht.
The invention described above is explained in detail below against the relevant technical background with reference to the associated drawings, which show preferred embodiments. The invention is in no way limited by the purely schematic drawings, although it should be noted that the drawings are not true to size and are not suitable for defining size relationships. It is presented in
  • 1 : a cladding welding machine in a schematic side view; and
  • 2 : a motor vehicle with brake discs in a schematic top view.

In 1 ist eine Auftragschweißmaschine 2 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Die Auftragschweißmaschine 2 umfasst eine Auftragschweißeinrichtung 12 und eine Zufuhreinrichtung 22, welche zum Beschichten eines (hier gezeigt ersten) Rotationswerkstücks 3 eingerichtet sind. Das erste Rotationswerkstück 3 ist von einer ersten Werkstückaufnahme 7 aufgenommen, wobei die erste Werkstückaufnahme 7 eine Wärmeleiteinrichtung 21 umfasst. In diesem Ausführungsbeispiel ist neben der ersten Werkstückaufnahme 7 eine zweite Werkstückaufnahme 8 angeordnet, wobei die zweite Werkstückaufnahme 8 analog zu der ersten Werkstückaufnahme 7 ausgeführt ist, also mit einer Wärmeleiteinrichtung 21 ausgestattet und zum Aufnehmen eines zweiten Rotationswerkstücks 4 eingerichtet ist. Die Werkstückaufnahmen 7,8 sind hier auf einem gemeinsamen Schalttisch 20 angeordnet, wobei der Schalttisch 20 zum Rotieren um eine schalttischseitige Rotationsachse 23 eingerichtet ist, sodass jeweils eine Werkstückaufnahme 7,8 derart positionierbar ist, dass das aufgenommen Rotationswerkstück 3,4 zum Beschichten mittels der Auftragschweißeinrichtung 12 und der Zufuhreinrichtung 22 angeordnet ist. Die Werkstückaufnahmen 7,8 sind zum Neigen der Rotationswerkstücke 3,4 entlang einer Hauptrichtung 24 eingerichtet. Es sei darauf hingewiesen, dass hier pars-pro-toto einige Komponenten der Auftragschweißmaschine 2 bezeichnet sind.In 1 a build-up welding machine 2 is shown in a schematic side view. The deposition welding machine 2 includes a deposition welding device 12 and a feed device 22, which are set up for coating a (first shown here) rotary workpiece 3. The first rotary workpiece 3 is received by a first workpiece holder 7, the first workpiece holder 7 comprising a heat-conducting device 21. In this exemplary embodiment, a second workpiece holder 8 is arranged next to the first workpiece holder 7, the second workpiece holder 8 being designed analogously to the first workpiece holder 7, i.e. equipped with a heat-conducting device 21 and set up to hold a second rotating workpiece 4. The workpiece holders 7, 8 are arranged here on a common indexing table 20, the indexing table 20 being set up to rotate about a rotation axis 23 on the indexing table side, so that one workpiece holder 7, 8 can be positioned in such a way that the rotary workpiece 3, 4 is received for coating by means of the Deposition welding device 12 and the feed device 22 is arranged. The workpiece holders 7,8 are set up to tilt the rotational workpieces 3,4 along a main direction 24. It should be noted that some components of the build-up welding machine 2 are designated here pars-pro-toto.

Die Auftragschweißeinrichtung 12 und die Zufuhreinrichtung 22 sind für ein Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA] eingerichtet, wobei mittels der Zufuhreinrichtung 22 ein Schweißzusatzwerkstoff 25 oberhalb einer zu beschichtenden Oberfläche 26 des Rotationswerkstücks 3 zuführbar ist. Der Schweißzusatzwerkstoff 25 ist zum Aufschmelzen mittels der Auftragschweißeinrichtung 12 eingerichtet, wobei die Auftragschweißeinrichtung 12 zum Einbringen von Schweißenergie in Form von Laserlicht 27 in den zugeführten Schweißzusatzwerkstoff 25 oberhalb der zu beschichtenden Oberfläche 26 und in die zu beschichtende Oberfläche 26 des (hier ersten) Rotationswerkstücks 3 eingerichtet ist. Die zu beschichtende Oberfläche 26 des Rotationswerkstücks 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel eben ausgebildet, alternativ weist die Oberfläche 26 Erhebungen und/oder Vertiefungen auf, sodass sie also eine 2,5-D Topologie aufweist. Die Werkstückaufnahme 7 und/oder die Auftragschweißeinrichtung 12 ist beweglich, sodass eine relative Vorschubrichtung 28 zwischen der Auftragschweißeinrichtung 12 und der Werkstückaufnahme 7 und/oder ein Ausrichten der Auftragschweißeinrichtung 12 relativ zu der Werkstückaufnahme 7 beziehungsweise zu der zu beschichtenden Oberfläche 26 ermöglicht ist. Zudem sind die beiden Werkstückaufnahmen 7,8 zur Rotation um eine Spindelachse 6 eingerichtet.The deposition welding device 12 and the feed device 22 are set up for extremely high-speed laser deposition welding [EHLA], with a welding filler material 25 being able to be fed above a surface 26 of the rotation workpiece 3 to be coated by means of the feed device 22. The welding filler material 25 is set up for melting by means of the deposition welding device 12, the deposition welding device 12 being used to introduce welding energy in the form of laser light 27 into the supplied welding filler material 25 above the surface 26 to be coated and into the surface 26 of the (here first) rotary workpiece 3 to be coated is set up. The surface 26 of the rotary workpiece 3 to be coated is flat in this exemplary embodiment; alternatively, the surface 26 has elevations and/or depressions, so that it has a 2.5-D topology. The workpiece holder 7 and/or the build-up welding device 12 is movable, so that a relative feed direction 28 between the build-up welding device 12 and the workpiece holder 7 and/or an alignment of the build-up welding device 12 relative to the workpiece holder 7 or to the surface 26 to be coated is possible. In addition, the two workpiece holders 7, 8 are set up for rotation about a spindle axis 6.

Die Auftragschweißmaschine 2 umfasst zudem eine Arbeitsspindel 1 für jede Werkstückaufnahme 7,8. Jede Arbeitsspindel 1 umfasst wiederum eine Spindelwelle 5, welche mit der jeweiligen Werkstückaufnahme 7,8 verbindbar ist oder verbunden ist, und um eine Spindelachse 6 rotierbar ist. Die Werkstückaufnahme 7,8 ist dauerhaft mit einer zugehörigen Spindelwelle 5 oder positionsabhängig mit einer (bevorzugt gemeinsam mit einer weiteren Werkstückaufnahme 8 nutzbaren) Spindelwelle 5 verbindbar. Mittels der Spindelwelle 5 der Arbeitsspindel 1 ist ein Drehmoment einer Antriebsmaschine 13 auf die (jeweilige) Werkstückaufnahme 7,8 und damit auf das aufgenommene Rotationswerkstück 3,4 übertragbar.The deposition welding machine 2 also includes a work spindle 1 for each workpiece holder 7.8. Each work spindle 1 in turn includes a spindle shaft 5, which is connected to the respective work piece holder 7,8 can be connected or is connected, and can be rotated about a spindle axis 6. The workpiece holder 7, 8 can be permanently connected to an associated spindle shaft 5 or, depending on the position, to a spindle shaft 5 (preferably usable together with another workpiece holder 8). By means of the spindle shaft 5 of the work spindle 1, a torque of a drive machine 13 can be transferred to the (respective) workpiece holder 7.8 and thus to the recorded rotary workpiece 3.4.

Weiterhin umfasst die Arbeitsspindel 1 eine Lagereinrichtung 9, bei welcher zumindest ein Radiallage 10 bevorzugt als Fest-Los-Lageranordnung oder als vorgespannte Lagerung (beispielsweise in einer sogenannten O-Anordnung für eine möglichst breite Stützweite) und zugleich einen Axiallagerungsanteil. Hier ist ein separates Axiallager 18 vorgesehen. Die Lagereinrichtung 9 ist zu einem geeigneten Abstützen der Spindelwelle 5 und gegebenenfalls unmittelbar der (jeweiligen) Werkstückaufnahme 7,8 eingerichtet, sodass während der auslegungsgemäßen Fertigung Prozesskräfte unter Einhaltung einer erforderlichen hohen Präzision aufnehmbar sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Radiallager 10 und das Axiallager 18 jeweils als ein hydrostatisches Lager ausgeführt, welches mittels einer Leiteinrichtung 11 mit Schmierstoff versorgbar ist.Furthermore, the work spindle 1 comprises a bearing device 9, in which at least one radial position 10 is preferably used as a fixed-loose bearing arrangement or as a prestressed bearing (for example in a so-called O-arrangement for the widest possible support width) and at the same time an axial bearing component. A separate thrust bearing 18 is provided here. The storage device 9 is set up to provide suitable support for the spindle shaft 5 and, if necessary, directly for the (respective) workpiece holder 7, 8, so that process forces can be absorbed during the design-based production while maintaining the required high level of precision. In this exemplary embodiment, the radial bearing 10 and the axial bearing 18 are each designed as a hydrostatic bearing, which can be supplied with lubricant by means of a guide device 11.

Weiterhin ist mit der Leiteinrichtung 11 vorgesehen, dass ein aktiv temperierbares Tauschmittel 16 leitbar ist, also eine Flüssigkeit oder ein Gas, welches beispielsweise durch eine (zu der Arbeitsspindel 1 externen) Wärmetauscheinrichtung 15 auf eine veränderte, bevorzugt vorbestimmte beziehungsweise regelbare, Temperatur bringbar ist. Die Leiteinrichtung 11 ist derart gestaltet, dass sie mit der Werkstückaufnahme 7,8 fluidisch verbindbar beziehungsweise im Einsatz verbunden ist, sodass bei einem betriebsgemäßen Verbinden zwischen der Leiteinrichtung 11 und der Werkstückaufnahme 7,8 die Werkstückaufnahme 7,8 temperierbar ist beziehungsweise ein von der Werkstückaufnahme 7,8 aufgenommenes Rotationswerkstück 3,4. Die Leiteinrichtung 11 umfasst also zumindest einen zu der Werkstückaufnahme 7,8 gerichteten beziehungsweise mit der Werkstückaufnahme 7,8 fluidisch verbindbaren Anschluss.Furthermore, it is provided with the guide device 11 that an actively temperature-controlled exchange medium 16 can be conducted, i.e. a liquid or a gas, which can be brought to a changed, preferably predetermined or controllable, temperature, for example, by a heat exchange device 15 (external to the work spindle 1). The guide device 11 is designed in such a way that it can be fluidly connected to the workpiece holder 7.8 or is connected in use, so that when there is an operational connection between the guide device 11 and the workpiece holder 7.8, the workpiece holder 7.8 can be temperature-controlled or one of the workpiece holders 7.8 recorded rotating workpiece 3.4. The guide device 11 therefore comprises at least one connection that is directed towards the workpiece holder 7.8 or can be fluidically connected to the workpiece holder 7.8.

Aufgrund des in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Lasers der Auftragschweißeinrichtung 12 gilt für das Laserlicht 27 das Reflexionsgesetz, sodass gilt: Einfallswinkel 29 gleich Ausfallswinkel 30. Somit stellt eine Hauptrichtung 24 die Richtung des Abstrahlens der lichtförmig bereitgestellten Schweißenergie dar, wobei dabei auch ein geringer Anteil an Streulicht 31 emittiert wird.Due to the laser of the deposition welding device 12 used in this exemplary embodiment, the law of reflection applies to the laser light 27, so that the following applies: angle of incidence 29 equals angle of reflection 30. Thus, a main direction 24 represents the direction of radiation of the welding energy provided in the form of light, with a small proportion of scattered light 31 is emitted.

Die Werkstückaufnahmen 7,8 sind in diesem Ausführungsbeispiel derart ausgeführt, dass ein aufgenommenes Rotationswerkstück 3 in der Position zum Bearbeiten mittels Auftragschweißen zu dem Erdschwerefeld verkippt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die zu beschichtende Oberfläche 26 des Werkstücks relativ zu der Auftragschweißeinrichtung 12 geneigt ausgerichtet, beispielsweise um hier 25°.The workpiece holders 7, 8 are designed in this exemplary embodiment in such a way that a recorded rotational workpiece 3 is tilted relative to the earth's gravity field in the position for processing by means of deposition welding. In this exemplary embodiment, the surface 26 of the workpiece to be coated is inclined relative to the deposition welding device 12, for example by 25° here.

Es sei darauf hingewiesen, dass die zu beschichtende Oberfläche 26 nicht ideal spiegelglatt ist und aufgrund von Streuungseffekten bei einer Bereitstellung von Schweißzusatzwerkstoff 25, insbesondere als Pulver, ein beachtlicher Anteil der eingebrachten Schweißenergie (nicht nur des Laserlichts 27) außerhalb der Hauptrichtung 24 abgestrahlt wird, beispielsweise kegelförmig von der zu beschichtenden Oberfläche 26.It should be noted that the surface 26 to be coated is not ideally mirror-smooth and, due to scattering effects when welding filler material 25 is provided, in particular as powder, a considerable proportion of the welding energy introduced (not just the laser light 27) is emitted outside the main direction 24, for example conical from the surface 26 to be coated.

Die Verkippung des Rotationswerkstücks 3 ist derart gewählt, dass das ausfallende Laserlicht 27 auf eine (hier rein optionale) Auffangfläche 32 einer Wärmeabsorbereinrichtung 19 auftrifft. Hier ist vorgeschlagen, dass die Auffangfläche 32 eine Strahlungsfalle ausbildet, sodass ein Minimum der eingetragenen Strahlung (hier vereinfacht ausschließlich des Laserlichts 27 dargestellt) reflektiert wird und diese reflektierte Wärmestrahlung derart zerstreut wird, dass die abgestrahlte Schweißenergie die Wärmeabsorbereinrichtung 19 erwärmt.The tilting of the rotating workpiece 3 is selected such that the emerging laser light 27 strikes a (here purely optional) collecting surface 32 of a heat absorber device 19. It is proposed here that the collecting surface 32 forms a radiation trap, so that a minimum of the input radiation (shown here in simplified form only of the laser light 27) is reflected and this reflected thermal radiation is scattered in such a way that the radiated welding energy heats the heat absorber device 19.

Aufgrund der Topologie der zu beschichtenden Oberfläche 26 des Rotationswerkstücks 3 liegt meist eine Streuung des Laserlichts 27 vor. Der Streukegel 33 weist eine (annähernde) Gaußverteilung auf, sodass sich der Hauptanteil der Energie in einem Kegel mit dem Streuwinkel 34 von beispielsweise 15° befindet.Due to the topology of the surface 26 of the rotating workpiece 3 to be coated, there is usually a scattering of the laser light 27. The scattering cone 33 has an (approximate) Gaussian distribution, so that the majority of the energy is in a cone with the scattering angle 34 of, for example, 15°.

Die Wärmeabsorbereinrichtung 19 ist relativ zu der Auftragschweißeinrichtung 12 zumindest entlang der Vorschubrichtung 28 fixiert mitbewegbar (hier rein optional mittels eines Verbindungsarms 35 zu der Auftragschweißeinrichtung 12 und der Zufuhreinrichtung 22 fixiert), sodass die Wärmeabsorbereinrichtung 19 beziehungsweise die Auffangfläche 32 im Vergleich zu der zu beschichtende Oberfläche 26 des Rotationswerkstücks 3 kleiner ausführbar ist.The heat absorber device 19 can be moved in a fixed manner relative to the deposition welding device 12 at least along the feed direction 28 (here purely optionally fixed by means of a connecting arm 35 to the deposition welding device 12 and the feed device 22), so that the heat absorber device 19 or the collecting surface 32 is compared to the surface to be coated 26 of the rotating workpiece 3 can be made smaller.

Die Wärmeabsorbereinrichtung 19 umfasst eine zur Auffangfläche 32 rückseitig angeordnete Kühlfläche 36, welche mittels eines Tauschmittels 16 (hier (rein optional) als Flüssigkeit innerhalb des Leitungssystems 14) kühlbar ist und zudem als Wärmetauscheinrichtung 15 ausgeführt ist. Das Leitungssystem 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit der Auffangfläche 32, der Wärmeleiteinrichtung 21 und der Lagereinrichtung 9 thermisch-leitend verbunden.The heat absorber device 19 comprises a cooling surface 36 arranged on the rear of the collecting surface 32, which can be cooled by means of an exchange medium 16 (here (purely optional) as a liquid within the line system 14) and is also designed as a heat exchange device 15. In this exemplary embodiment, the line system 14 is connected in a thermally conductive manner to the collecting surface 32, the heat-conducting device 21 and the storage device 9.

Hier ist nun vorgeschlagen, dass das Tauschmittel 16, welches an der Kühlfläche 36 der Wärmeabsorbereinrichtung 19 temperiert wird, mittels einer Fördereinrichtung 17 zum Temperieren der Rotationswerkstücke 3,4 und/oder der Lagereinrichtungen 9 der Werkstückaufnahmen 7,8 über die Wärmeleiteinrichtungen 21 an den Werkstückaufnahmen 7,8 beziehungsweise an den Lagereinrichtungen 9 mittels der Wärmetauscheinrichtung 15 genutzt wird. Die Fördereinrichtung 17 ist zum Erzeugen eines Druckgefälles in dem Leitungssystem 14 und in der Wärmetauscheinrichtung 15 eingerichtet, sodass ein Fördern und aktives Temperieren des Tauschmittels 16 darstellbar sind. Die Fördereinrichtung 17 ist beispielsweise eine Umwälzpumpe, eine Drossel oder ein Verdichter.It is now proposed here that the exchange medium 16, which is temperature-controlled on the cooling surface 36 of the heat absorber device 19, by means of a conveyor device 17 for temperature control of the rotating workpieces 3, 4 and/or the storage devices 9 of the workpiece holders 7, 8 via the heat-conducting devices 21 on the workpiece holders 7,8 or at the storage devices 9 by means of the heat exchange device 15 is used. The conveying device 17 is set up to generate a pressure gradient in the line system 14 and in the heat exchange device 15, so that conveying and active temperature control of the exchange medium 16 can be achieved. The conveying device 17 is, for example, a circulation pump, a throttle or a compressor.

In 2 ist ein Kraftfahrzeug 37 mit Bremsscheiben 38 in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Das Kraftfahrzeug 37 weist vier Räder 39 auf, wobei jeweils zwei Räder 39 auf einer gemeinsamen Radachse gegenüberliegend angeordnet sind. In diesem Beispiel weist jedes der Räder 39 eine Bremsscheibe 38 auf, wobei Rad 39 und Bremsscheibe 38 drehmomentfest verbunden sind.In 2 a motor vehicle 37 with brake discs 38 is shown in a schematic top view. The motor vehicle 37 has four wheels 39, with two wheels 39 being arranged opposite each other on a common wheel axle. In this example, each of the wheels 39 has a brake disc 38, with the wheel 39 and brake disc 38 being connected in a torque-tight manner.

Beispielsweise ist auf jeder der beiden axial-gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe 38 mittels der in 1 gezeigten Auftragschweißmaschine 2 eine Veredelungsschicht auf die zu beschichtende Oberfläche 26 eines Rotationswerkstücks 3,4 aufgetragen. An jeder der Bremsscheiben 38 ist ein Paar von Bremsklötzen 40 angeordnet, wobei die Bremsklötze 40 fest mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sind. Zum Entschleunigen des Kraftfahrzeugs 37 wird (jeder oder einzeln geregelt) ein jeweiliger Bremsklotz 40 gegen die jeweilige Bremsscheibe 38 gepresst. Die Bremsenergie wird zu einem großen Teil als Abwärme in die jeweilige Bremsscheibe 38 eingetragen, weshalb die Veredelungsschicht unter hohen Temperaturen und hoher Scherlast und hohem Druck belastet wird. Die Veredelungsschicht muss diesem Belastungsfall standhalten.For example, on each of the two axially opposite sides of the brake disc 38 by means of the in 1 cladding machine 2 shown, a finishing layer is applied to the surface 26 of a rotary workpiece 3,4 to be coated. A pair of brake pads 40 is arranged on each of the brake disks 38, the brake pads 40 being firmly connected to the vehicle body. To decelerate the motor vehicle 37, a respective brake pad 40 is pressed (each or individually controlled) against the respective brake disc 38. The braking energy is largely introduced into the respective brake disc 38 as waste heat, which is why the finishing layer is subjected to high temperatures and high shear loads and high pressure. The finishing layer must be able to withstand this load.

Mit der hier vorgeschlagenen Arbeitsspindel beziehungsweise Auftragschweißmaschine sind Effekte infolge der Temperaturabhängigkeit in der Lagerung im Betrieb eliminierbar.With the work spindle or deposition welding machine proposed here, effects due to temperature dependence in storage can be eliminated during operation.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Arbeitsspindelwork spindle
22
AuftragschweißmaschineHardfacing welding machine
33
erstes Rotationswerkstückfirst rotation workpiece
44
zweites Rotationswerkstückssecond rotating workpiece
55
Spindelwellespindle shaft
66
SpindelachseSpindle axis
77
erste Werkstückaufnahmefirst workpiece holder
88th
zweite Werkstückaufnahmesecond workpiece holder
99
LagereinrichtungStorage facility
1010
RadiallagerRadial bearing
1111
LeiteinrichtungGuidance device
1212
AuftragschweißeinrichtungDeposition welding device
1313
Antriebsmaschineprime mover
1414
LeitungssystemPiping system
1515
WärmetauscheinrichtungHeat exchange device
1616
Tauschmittelmedium of exchange
1717
Fördereinrichtungfunding facility
1818
AxiallagerThrust bearing
1919
WärmeabsorbereinrichtungHeat absorber device
2020
Schalttischswitch table
2121
WärmeleiteinrichtungHeat conduction device
2222
ZufuhreinrichtungFeeding device
2323
RotationsachseAxis of rotation
2424
Hauptrichtungmain direction
2525
SchweißzusatzwerkstoffWelding filler material
2626
zu beschichtende Oberflächesurface to be coated
2727
LaserlichtLaser light
2828
Vorschubrichtungfeed direction
2929
EinfallswinkelAngle of incidence
3030
Ausfallswinkelangle of reflection
3131
StreulichtStray light
3232
AuffangflächeCollection area
3333
StreukegelScatter cone
3434
Streuwinkelscattering angle
3535
Verbindungsarmconnecting arm
3636
Kühlflächecooling surface
3737
Kraftfahrzeugmotor vehicle
3838
BremsscheibeBrake disc
3939
Radwheel
4040
BremsklotzBrake pad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011100456 A1 [0018, 0044]DE 102011100456 A1 [0018, 0044]

Claims (10)

Arbeitsspindel (1) für eine Auftragschweißmaschine (2) zum Beschichten eines Rotationswerkstücks (3,4), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Spindelwelle (5) mit einer Spindelachse (6), welche mit einer Werkstückaufnahme (7,8) zum Aufnehmen eines Rotationswerkstücks (3,4) verbindbar oder verbunden ist und um die Spindelachse (6) rotierbar ist; - eine Lagereinrichtung (9) umfassend zumindest ein Radiallager (10) zum um die Spindelachse (6) rotierbaren Abstützen der Spindelwelle (5); und - eine Leiteinrichtung (11) zum Leiten eines aktiv temperierbaren Fluids, mittels welcher zumindest das Radiallager (10) der Lagereinrichtung (9) aktiv temperierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin die Leiteinrichtung (11) im Einsatz mit einer Werkstückaufnahme (7,8) fluidisch verbunden ist, sodass ein in der Werkstückaufnahme (7,8) aufgenommenes Rotationswerkstück (3,4) über die Leiteinrichtung (11) der Arbeitsspindel (1) aktiv temperierbar ist.Work spindle (1) for a deposition welding machine (2) for coating a rotary workpiece (3,4), comprising at least the following components: - a spindle shaft (5) with a spindle axis (6), which has a workpiece holder (7,8) for receiving a rotary workpiece (3,4) can be connected or connected and can be rotated about the spindle axis (6); - a bearing device (9) comprising at least one radial bearing (10) for supporting the spindle shaft (5) so that it can rotate about the spindle axis (6); and - a guide device (11) for guiding an actively temperable fluid, by means of which at least the radial bearing (10) of the bearing device (9) can be actively tempered, characterized in that the guide device (11) is also in use with a workpiece holder (7, 8 ) is fluidly connected, so that a rotating workpiece (3,4) held in the workpiece holder (7,8) can be actively tempered via the guide device (11) of the work spindle (1). Auftragschweißmaschine (2) zum Beschichten eines Rotationswerkstücks (3,4), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Auftragschweißeinrichtung (12); - zumindest eine Werkstückaufnahme (7,8) zum Aufnehmen eines Rotationswerkstücks (3,4), mittels welcher ein aufgenommenes Rotationswerkstück (3,4) zu der Auftragschweißeinrichtung (12) ausgerichtet und rotierbar haltbar ist; - zumindest eine Arbeitsspindel (1) mit einer um eine Spindelachse (6) rotierbare Spindelwelle (5) und mit einer Lagereinrichtung (9); - eine Antriebsmaschine (13) zum Rotieren der Spindelwelle (5) um die Spindelachse (6); - ein Leitungssystem (14) zum Zirkulieren eines aktiv temperierbaren Fluids; - eine in dem Leitungssystem (14) angeordnete Wärmetauscheinrichtung (15) zum, mittels Zugeben oder Abgeben von Wärme des Fluids an ein Tauschmittel (16), aktiven Temperieren des Fluids; und - eine in dem Leitungssystem (14) angeordnete Fördereinrichtung (17) zum Erzeugen eines Druckgefälles in dem Leitungssystem (14) und in der Wärmetauscheinrichtung (15) für ein Fördern und aktives Temperieren des Fluids. wobei die Lagereinrichtung (9) der Arbeitsspindel (1) zumindest ein Radiallager (10) zum um die Spindelachse (6) rotierbaren Abstützen der Spindelwelle (5) umfasst, und wobei die Spindelwelle (5) mit jeweils einer der Werkstückaufnahmen (7,8) drehmomentübertragend verbindbar oder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Leiteinrichtung (11) vorgesehen ist, welche in dem Leitungssystem (14) angeordnet ist, mittels welcher das aktiv temperierbare Fluid zum aktiven Temperieren zumindest des Radiallagers (10) der Lagereinrichtung (9) leitbar ist.Deposition welding machine (2) for coating a rotary workpiece (3,4), having at least the following components: - a deposition welding device (12); - at least one workpiece holder (7,8) for holding a rotary workpiece (3,4), by means of which a received rotary workpiece (3,4) is aligned with the deposition welding device (12) and can be rotatably held; - at least one work spindle (1) with a spindle shaft (5) which can be rotated about a spindle axis (6) and with a bearing device (9); - a drive machine (13) for rotating the spindle shaft (5) about the spindle axis (6); - a line system (14) for circulating an actively temperature-controlled fluid; - a heat exchange device (15) arranged in the line system (14) for actively controlling the temperature of the fluid by adding or releasing heat from the fluid to an exchange medium (16); and - a conveying device (17) arranged in the line system (14) for generating a pressure gradient in the line system (14) and in the heat exchange device (15) for conveying and actively controlling the temperature of the fluid. wherein the bearing device (9) of the work spindle (1) comprises at least one radial bearing (10) for supporting the spindle shaft (5) so that it can rotate about the spindle axis (6), and wherein the spindle shaft (5) each has one of the workpiece holders (7, 8) can be connected or connected in a torque-transmitting manner, characterized in that a guide device (11) is also provided, which is arranged in the line system (14), by means of which the actively temperature-controlled fluid can be conducted for active temperature control of at least the radial bearing (10) of the bearing device (9). is. Auftragschweißmaschine (2) nach Anspruch 2, wobei die Lagereinrichtung (9) weiterhin ein Axiallager (18) zum axialen Fixieren der Spindelwelle (5) umfasst, wobei bevorzugt das Axiallager (18) ebenfalls mittels des aktiv temperierbaren Fluids über die Leiteinrichtung (11) temperierbar ist.Build-up welding machine (2). Claim 2 , wherein the bearing device (9) further comprises an axial bearing (18) for axially fixing the spindle shaft (5), wherein preferably the axial bearing (18) can also be tempered by means of the actively temperature-controlled fluid via the guide device (11). Auftragschweißmaschine (2) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das Radiallager (10), und bevorzugt das Axiallager (18) nach Anspruch 3, ein hydrostatisches Lager mit einer hydraulischen Flüssigkeit ist, wobei bevorzugt die hydraulische Flüssigkeit zugleich das aktiv temperierbare Fluid der Leiteinrichtung (11) ist.Build-up welding machine (2). Claim 2 or Claim 3 , wherein the radial bearing (10), and preferably the axial bearing (18) after Claim 3 , is a hydrostatic bearing with a hydraulic fluid, the hydraulic fluid preferably also being the actively temperature-controllable fluid of the guide device (11). Auftragschweißmaschine (2) nach einem von Anspruch 2 bis Anspruch 4, wobei das Radiallager (10), und bevorzugt das Axiallager (18) nach Anspruch 3, ein Wälzlager mit zumindest einer keramischen Kontaktfläche ist, wobei bevorzugt im Betrieb das aktiv temperierbare Fluid über die Leiteinrichtung (11) als ein Gasstrom bereitgestellt wird.Build-up welding machine (2) according to one of Claim 2 until Claim 4 , wherein the radial bearing (10), and preferably the axial bearing (18) after Claim 3 , is a rolling bearing with at least one ceramic contact surface, wherein during operation the actively temperable fluid is preferably provided as a gas stream via the guide device (11). Auftragschweißmaschine (2) nach einem von Anspruch 2 bis Anspruch 5, wobei weiterhin eine Wärmeabsorbereinrichtung (19) umfasst ist, welche zum Auffangen von Abwärme beim Auftragschweißen eingerichtet ist, wobei die Wärmeabsorbereinrichtung (19) mit dem Leitungssystem (14) fluidisch verbunden und mittels des darin förderbaren aktiv temperierbaren Fluids temperierbar ist.Build-up welding machine (2) according to one of Claim 2 until Claim 5 , further comprising a heat absorber device (19), which is set up to collect waste heat during deposition welding, wherein the heat absorber device (19) is fluidly connected to the line system (14) and can be tempered by means of the actively temperable fluid that can be conveyed therein. Auftragschweißmaschine (2) nach einem von Anspruch 2 bis Anspruch 6, wobei weiterhin ein Schalttisch (20) umfasst ist, mittels welchem die Werkstückaufnahme (7,8), bevorzugt gemeinsam mit der Arbeitsspindel (1) zumindest in eine Bearbeitungsposition und in eine Bestückungsposition bewegbar ist, wobei bevorzugt eine Mehrzahl von gleichen Werkstückaufnahmen (7,8), besonders bevorzugt mit einer der jeweiligen Werkstückaufnahme (7,8) fest zugeordneten Arbeitsspindel (1), vorgesehen ist.Build-up welding machine (2) according to one of Claim 2 until Claim 6 , further comprising an indexing table (20), by means of which the workpiece holder (7, 8), preferably together with the work spindle (1), can be moved at least into a processing position and into an assembly position, preferably a plurality of identical workpiece holders (7, 8), particularly preferably with a work spindle (1) permanently assigned to the respective workpiece holder (7, 8). Auftragschweißmaschine (2) nach einem von Anspruch 2 bis Anspruch 7, wobei die Auftragschweißeinrichtung (12) für ein Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen eingerichtet ist.Build-up welding machine (2) according to one of Claim 2 until Claim 7 , wherein the deposition welding device (12) is set up for extremely high-speed laser deposition welding. Auftragschweißmaschine (2) nach einem von Anspruch 2 bis Anspruch 8, wobei weiterhin eine Wärmeleiteinrichtung (21) in der Werkstückaufnahme (7,8) vorgesehen ist, welche zum Temperieren eines aufgenommenen Rotationswerkstücks (3,4) unmittelbar mit der Leiteinrichtung (11) der Arbeitsspindel (1) und/oder der Wärmetauscheinrichtung (15) fluidisch verbunden ist.Build-up welding machine (2) according to one of Claim 2 until Claim 8 , whereby a heat-conducting device (21) is also provided in the workpiece holder (7,8), which is used to control the temperature of a recorded rotary workpiece (3,4) directly with the guide device (11). Work spindle (1) and / or the heat exchange device (15) is fluidly connected. Verfahren zum Vorheizen eines Rotationswerkstücks (4) für ein Auftragschweißen, wobei das Verfahren mit einer Auftragschweißmaschine (2) nach Anspruch 9 ausführbar ist, aufweisend die folgenden Schritte: a. mittels der Wärmeleiteinrichtung (21) Auffangen von Abwärme bei einem Bearbeiten eines in einer ersten Werkstückaufnahme (7) aufgenommenen ersten Rotationswerkstücks (3) in einer Bearbeitungsposition; und b. mittels des aktiv temperierbaren Fluids in dem Leitungssystem (14) Zuführen zumindest eines Teils der aufgefangenen Abwärme zu in die Leiteinrichtung (11) zum aktiven Temperieren zumindest des Radiallagers (10) der Lagereinrichtung (9) und/oder einem in einer zweiten Werkstückaufnahme (8) aufgenommenen zweiten Rotationswerkstück (4), welches sich außerhalb einer Bearbeitungsposition befindet.Method for preheating a rotary workpiece (4) for deposition welding, the method using a deposition welding machine (2). Claim 9 is executable, comprising the following steps: a. by means of the heat-conducting device (21) collecting waste heat when machining a first rotary workpiece (3) held in a first workpiece holder (7) in a machining position; and b. by means of the actively temperable fluid in the line system (14) supplying at least part of the collected waste heat into the guide device (11) for active temperature control of at least the radial bearing (10) of the bearing device (9) and/or one in a second workpiece holder (8) recorded second rotation workpiece (4), which is located outside a machining position.
DE102022123555.6A 2022-09-14 2022-09-14 Work spindle for a deposition welding machine for coating a rotational workpiece, as well as a deposition welding machine for coating a rotational workpiece Pending DE102022123555A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022123555.6A DE102022123555A1 (en) 2022-09-14 2022-09-14 Work spindle for a deposition welding machine for coating a rotational workpiece, as well as a deposition welding machine for coating a rotational workpiece

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022123555.6A DE102022123555A1 (en) 2022-09-14 2022-09-14 Work spindle for a deposition welding machine for coating a rotational workpiece, as well as a deposition welding machine for coating a rotational workpiece

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022123555A1 true DE102022123555A1 (en) 2024-03-14

Family

ID=88412426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022123555.6A Pending DE102022123555A1 (en) 2022-09-14 2022-09-14 Work spindle for a deposition welding machine for coating a rotational workpiece, as well as a deposition welding machine for coating a rotational workpiece

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022123555A1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239892A (en) 1990-08-27 1993-08-31 Mitutoyo Corporation Rotating device
DE20202787U1 (en) 2002-02-22 2002-04-25 Deckel Maho Pfronten Gmbh Work table for milling and turning
US20100102496A1 (en) 2007-03-30 2010-04-29 Thk Co., Ltd. Rotary bearing, rotary table device and table diameter determining method
US20110001282A1 (en) 2008-02-29 2011-01-06 Thk Co., Ltd. Rotary table device provided with cooling structure and rotary bearing provided with cooling structure
DE102011100456A1 (en) 2011-05-04 2012-11-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Laser deposition welding method useful e.g. for generating components, comprises producing molten filler material on surface of molten bath by laser beam radiating on molten bath and melting powder of filler material by laser beam
US20150252464A1 (en) 2014-03-10 2015-09-10 United Technologies Corporation Equipment for plasma spray with liquid injection
DE102015110779A1 (en) 2015-07-03 2017-01-05 Franz Kessler Gmbh Turntable for a machine tool
CN110344050A (en) 2019-07-22 2019-10-18 重庆跃进机械厂有限公司 A kind of laser cladding method of diesel engine spiracle sealing surface
DE102019134812A1 (en) 2019-12-17 2021-06-17 Chiron Group Se Device for coating brake discs

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239892A (en) 1990-08-27 1993-08-31 Mitutoyo Corporation Rotating device
DE20202787U1 (en) 2002-02-22 2002-04-25 Deckel Maho Pfronten Gmbh Work table for milling and turning
US20100102496A1 (en) 2007-03-30 2010-04-29 Thk Co., Ltd. Rotary bearing, rotary table device and table diameter determining method
US20110001282A1 (en) 2008-02-29 2011-01-06 Thk Co., Ltd. Rotary table device provided with cooling structure and rotary bearing provided with cooling structure
DE102011100456A1 (en) 2011-05-04 2012-11-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Laser deposition welding method useful e.g. for generating components, comprises producing molten filler material on surface of molten bath by laser beam radiating on molten bath and melting powder of filler material by laser beam
US20150252464A1 (en) 2014-03-10 2015-09-10 United Technologies Corporation Equipment for plasma spray with liquid injection
DE102015110779A1 (en) 2015-07-03 2017-01-05 Franz Kessler Gmbh Turntable for a machine tool
CN110344050A (en) 2019-07-22 2019-10-18 重庆跃进机械厂有限公司 A kind of laser cladding method of diesel engine spiracle sealing surface
DE102019134812A1 (en) 2019-12-17 2021-06-17 Chiron Group Se Device for coating brake discs

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0104430B1 (en) Rotary cutting tool and method of making it
EP0799669B1 (en) Method and device for finish turning a work of hardenable steel
EP3678810B1 (en) Optical module having a device for automatically changing a collimation optic
EP3523089B1 (en) Drilling-milling device having a device for evening out the torque and the rotational speed of the spindle
DE102011081085A1 (en) Tool design for machining a bore
DE3306246C2 (en) Workpiece holder for fine grinding of at least partially circular cylindrical or cup-shaped workpieces
DE1286377B (en) Device for adjusting the bearing preload of a machine tool spindle
EP2296842A1 (en) Process for machining workpieces using a laser beam
EP2162261B1 (en) Method for the support of a rotating workpiece during grinding and a hydrodynamic steady rest
DE102022123555A1 (en) Work spindle for a deposition welding machine for coating a rotational workpiece, as well as a deposition welding machine for coating a rotational workpiece
DE102017215838A1 (en) Replaceable optics module for a laser processing machine
DE19846260A1 (en) Device for grinding and polishing optical lenses connects to a cast metal machine frame with feeder channels for heating and cooling agents while operating slides for grinding tools
DE602004010544T2 (en) VERSATILE AND MODULAR WORKPIECE HOLDING DEVICE
DE102015005951A1 (en) Workpiece clamping device with face driver
DD147840A5 (en) METHOD AND DEVICE FOR SPANISHING PROCESSING OF GLASS-TYPE MATERIALS
DE102019002514A1 (en) Device and method for grinding / regrinding of cutting heads of bar cutters for face bar cutter heads, and method for grinding / regrinding of cutting heads of bar cutters for circumferential bar cutter heads
WO2024056136A2 (en) Convection device for a workbench, and cooling method for a workpiece
Leal et al. Chamfer texturing of tungsten carbide inserts applied to turning of grey cast iron
WO2019016005A1 (en) Cycle disk for a machine tool and machine tool
CH715948A2 (en) Motor spindle with differently adjusted fiber-reinforced plastic materials and method for controlling a motor spindle.
EP3720651B1 (en) Machine tool and machining tool therefor
DE3911769C1 (en) Hydrostatic bearing for tool spindle - is fed with pressure medium which acts as coolant for grinding tool
DE112007001043T5 (en) Multi-row rolling bearing arrangement
DE3804781A1 (en) Abrasive wheel
DE102007037791A1 (en) Process for production of rotationally symmetrical surface on workpiece by hard dry turning useful in machine and machine tool production technology is more cost effective than previous methods and avoids use of expensive coolants

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B23Q0011100000

Ipc: B23K0037040000

R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: HEMPFING PATENTANWAELTE PARTMBB, DE