DE10319631B4

DE10319631B4 - Schmierung alternierend bewegter Maschinenteile

Info

Publication number: DE10319631B4
Application number: DE2003119631
Authority: DE
Inventors: Georg Michael Dr. Ickinger; Simon Ickinger
Original assignee: Demag Ergotech GmbH
Current assignee: Sumitomo SHI Demag Plastics Machinery GmbH
Priority date: 2003-05-02
Filing date: 2003-05-02
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2023-05-03
Also published as: DE10319631A1

Abstract

Verfahren zur Aerosolschmierung alternierend bewegter Maschinenteile, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die bewegten Maschinenteile von einem geschlossenen Gehäuse umgeben werden, dass ein in dem Gehäuse dicht eingeschlossenes Gasvolumen durch die bewegten Maschinenteile innerhalb des Gehäuses alternierend verdrängt und dabei an den zu schmierenden Flächen in wechselnden Richtungen vorbeigeleitet wird und dass in dem eingeschlossenen Gasvolumen durch Injektion eines Schmiermittels ein Schmiermittelnebel erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aerosolschmierung alternierend bewegter Maschinenteile sowie einen entsprechend geschmierten, gekapselten Linearantrieb mit einem Spindeltrieb.

Bei rollenden oder gleitenden Maschinenteilen, die bei geringen Relativgeschwindigkeiten unter hoher Last stehen, hat sich die Schmierung mittels eines Ölnebels als besonders vorteilhaft erwiesen. T. K. Ward von der Lubrication Systems Company, Houston, Texas beschreibt in "Advances in oil mist lubrication technologies and applications" in advancesinoilmist.pdf August 02 Rev.0 ausführlich den derzeit neuesten Stand der Entwicklung. Ein übliches Ölnebel-Schmiersystem besteht demnach aus einem mit Pressluft betriebenen Nebelgenerator und einem Leitungssystem aus Stahlrohren, in dem das Gemisch aus Luft und Öl an die zu schmierenden Maschinenteile herangeführt wird. Über Sammelleitungen wird das niedergeschlagene Öl gesammelt und dem Nebelgenerator nach Filterung wieder zugeführt. Insbesondere die Zuführung des Ölnebels über ein Leitungssystem ist oftmals sehr aufwendig, vor allem bei gekapselten Maschinenteilen.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gesetzt, ein Verfahren zur Schmierung alternierend bewegter Maschinenteile mittels eines Schmiermittelnebels zu schaffen, welches auf ein Leitungssystem zur Zuführung des Nebels an die zu schmierenden Stellen verzichtet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein entsprechend geschmierter Linearantrieb ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 5 gekennzeichnet.

Aus der DE 100 60 087 C1 ist ein Schneckenantrieb für eine Spritzgießmaschine bekannt, bei welchem der Schneckenantrieb von einem zweiteiligen, teleskopartig ineinanderschiebbaren Gehäuse umgeben ist; dieses ist mit einem flüssigen Schmiermittel gefüllt, das bei einer axialen Relativbewegung der Gehäuseteile umgepumpt und dabei zu den Lagerstellen des Schneckenantriebs gefördert wird. Aufgrund der Inkompressibilität der Schmiermittelfüllung kommt es jedoch zu Problemen beim Druckausgleich während des Pumpvorgangs, insbesondere wenn das Gehäuse zur sicheren Schmierung der Lagerstellen vollständig gefüllt ist, und zusätzlich zu einem erhöhten Leistungsbedarf durch den dämpfungsbedingten Energieverlust bei jedem Arbeitshub des Schneckenantriebs.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die alternierend bewegten Maschinenteile von einem geschlossenen Gehäuse derart umgeben, dass das darin ebenfalls eingeschlossene Gasvolumen bei der Bewegung der Maschinenteile in dem Gehäuse ständig hin- und herbewegt wird und dabei die zu schmierenden Flächen in wechselnden Richtungen umströmt. In das derart bewegte, eingeschlossene Gasvolumen werden feinste Schmiermitteltröpfchen, also nicht wie beim Stand der Technik ein bereits fertiges Aerosol, direkt injiziert und der so erzeugte Schmiermittelnebel aufgrund der Bewegung der Maschinenteile und der dadurch erzwungenen Gasströmung im Gehäuse auf die zu schmierenden Flächen verteilt. In vorteilhafter Weise kommt die Erfindung bei solchen Maschinenteilen zur Anwendung, die üblicherweise bereits zu anderen Zwecken (z.B. zum Schutz gegen Verschmutzung) gekapselt sind und in denen aufgrund einer alternierenden Bewegung eine Strömung des eingeschlossenen Gasvolumens an den Maschinenteilen vorbei erzwungen wird. Besonders geeignet für das erfindungsgemäße Schmierverfahren ist ein Linearantrieb mit einem Spindeltrieb und einem auf den Spindeltrieb wirkenden Energiespeicher in Form zweier teleskopartig ineinanderschiebbarer Gehäuseteile, welche den Spindeltrieb sowie ein Gasvolumen dicht einschließen. Ein derartiger, hoch be lasteter Linearantrieb kommt z.B. bei Spritzgießmaschinen zur Anwendung und ist in DE 102 20 819 C1 beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1a einen elektromotorisch betriebenen Linearantrieb im ausgefahrenen Zustand, mit Spindeltrieb, Energiespeicher und Ölnebelerzeugung im Energiespeicher; und
1b den Linearantrieb gemäß 1a im eingefahrenen Zustand.
Ein Spindeltrieb 1 ist von einem zweiteiligen, zylindrischen Gehäuse 2, 3 umschlossen, wobei das Gehäuseteil 2 fest mit der Spindel 1.1 und das Gehäuseteil 3 fest mit der Spindelmutter 1.2 verbunden ist. Während das Gehäuseteil 2 über ein nicht dargestelltes Lager drehbar, jedoch axial fest gelagert ist, ist das Gehäuseteil 3 in einem Lager 5 drehfest, jedoch axial verschiebbar geführt. Ein Elektromotor 6 ist über Antriebsräder 7, 8 mit dem Gehäuseteil 2 derart verbunden, dass dieses in beide Drehrichtungen gedreht werden kann. Die beiden Gehäuseteile 2 und 3 sind teleskopisch ineinander schiebbar, wobei der Innenraum 9 über Dichtungen 10 hermetisch abgedichtet ist.
Bei einer Rotation des Gehäuseteils 2 wird die Spindel 1.1 mitgedreht, wodurch die über das Gehäuseteil 3 drehfest geführte Spindelmutter 1.2 auf der Spindel 1.1 linear verschoben wird. Hierbei wird, je nach Bewegungsrichtung, das Gehäuseteil 3 entweder in das Gehäuseteil 2 hineingezogen oder aus diesem herausgeschoben, wobei das im Innenraum 9 eingeschlossene Gasvolumen entweder komprimiert oder entspannt wird. In der Kompressionsphase, deren Beginn in 1a dargestellt ist, wird dabei Energie aufgenommen, welche in der Expansionsphase, die in 1b dargestellt ist, wieder an den Spindeltrieb 1 abgegeben wird. In der Kompressionsphase wird außerdem die linke Hälfte 9.1 des eingeschlossene Gasvolumens stärker komprimiert als die rechte Hälfte 9.2, so dass durch die Spalten des Spindeltriebs 1 eine Ausgleichsströmung stattfindet, welche durch die beiden Pfeile innerhalb des Gasvolumens 9.1 angedeutet ist. Das nicht rotierende Gehäuseteil 3 ist mit einer nadelgesteuerten Einspritzdüse 11 versehen, welche über eine flexible Leitung 12 mit einer an sich bekannten Hochdruckeinspritzanlage 13 verbunden ist und in der Einspritzphase mit einem Druck von über 1000 bar einen extrem feinen Ölnebel kontinuierlich oder taktgesteuert im Gasvolumen 9.2 erzeugt.
In der in 1b dargestellten Expansionsphase des Spindeltriebs 1 findet aufgrund der nun umgekehrten Volumenänderungen zwischen 9.1 und 9.2 eine wiederum durch zwei Pfeile dargestellte Ausgleichsströmung vom rechten Gasvolumen 9.2 in das linke Gasvolumen 9.1 statt, wobei zusammen mit dem Gas auch der injizierte Ölnebel durch die Spalten des Spindeltriebs 1 strömt und dort alle bewegten Teile, insbesondere die Kugeln, schmiert sowie zusätzlich kühlt. Da der injizierte Ölnebel aufgrund der Feinheit der Öltröpfchen eine hohe Verweilzeit hat, wird sich nach kurzer Zeit bzw. wenigen Hüben des Linearantriebs eine gleichmäßige Ölnebel-Konzentration in den beiden Gasvolumina 9.1 und 9.2 einstellen, so dass eine konstante Schmierung in beiden Bewegungsrichtungen des Spindeltriebs 1 gewährleistet ist. Die Injizierung des Öls kann dabei in dem Maße, wie der Ölnebel verbraucht wird, erfolgen, und zwar jeweils entweder kontinuierlich oder taktgesteuert, wobei der Takt zweckmäßigerweise vom Arbeitstakt des Spindeltriebs 1 abhängig ist.
Da sich nach einiger Zeit niedergeschlagenes, überschüssiges Öl insbesondere auf dem Boden des nicht rotierenden Gehäuseteils 3 sammeln wird, ist dieser mit einem Sumpf 3.1 versehen, der über eine Leitung 14 und eine zwischengeschaltete Filtereinrichtung 15 mit der Einspritzanlage 13 verbunden ist; hierüber wird das gesammelten Öl rückgeführt und gereinigt, so dass es für einen weiteren Schmierzyklus zur Verfügung steht.
Zur Erzeugung des Schmiermittelnebels eignen sich sowohl die an sich bekannten flüssigen Schmiermittel, soweit sie sich durch eine Hochdruckeinspritzanlage injizieren lassen, aber auch Schmiermitteldispersionen oder auch Schmiermittelaufschlämmungen mit kolloidal gelösten Feststoffen wie z.B. Molybdänsulfid.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich analog zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zur Schmierung solcher alternierend bewegter Maschinenteile verwenden, die sich möglichst eng um ihre Außenkontur kapseln lassen, so dass dadurch eine zwangsweise Umströmung der zu schmierenden Teile aufgrund der ständig wechselnden Verdrängung des eingeschlossenen Gasvolumens stattfindet. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Elektromotor 6 gemeinsam mit dem Spindeltrieb 1 und koaxial zu diesem in dem Gehäuse 2, 3 unterzubringen.

Claims

Verfahren zur Aerosolschmierung alternierend bewegter Maschinenteile, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die bewegten Maschinenteile von einem geschlossenen Gehäuse umgeben werden, dass ein in dem Gehäuse dicht eingeschlossenes Gasvolumen durch die bewegten Maschinenteile innerhalb des Gehäuses alternierend verdrängt und dabei an den zu schmierenden Flächen in wechselnden Richtungen vorbeigeleitet wird und dass in dem eingeschlossenen Gasvolumen durch Injektion eines Schmiermittels ein Schmiermittelnebel erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel im Takt der bewegten Maschinenteile oder in einem ganzzahligen Bruchteil der Taktfrequenz in das Gasvolumen injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel mittels einer pulsweiten- und/oder pulsfrequenzgesteuerten Hochdruckeinspritzanlage in das Gasvolumen injiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiges Schmiermittel und/oder eine Schmiermitteldispersion und/oder eine Schmiermittelaufschlämmung injiziert wird.
Gekapselter Linearantrieb mit einem Spindeltrieb sowie mit einem auf den Spindeltrieb wirkenden Energiespeicher in Form zweier teleskopartig ineinanderschiebbarer Gehäuseteile, welche den Spindeltrieb sowie ein Gasvolumen dicht einschließen, das unter Energieaufnahme komprimierbar und unter Energieabgabe expandierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gehäuseteil (3) eine Einspritzdüse (11) einer Hochdruckeinspritzanlage (13) aufweist, durch weiche ein aerosolbildendes Schmiermittel in das Gasvolumen (9.2) injizierbar ist.
Linearantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gehäuseteil (3) einen Schmiermittelsumpf (3.1) für den kondensierten Schmiermittelnebel sowie eine mit dem Schmiermittelsumpf (3.1) verbundene Abflussleitung (14) aufweist.
Linearantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflussleitung (14) über eine Filtereinrichtung (15) mit der Einspritzanlage (13) verbunden ist.