DE112018004096T5

DE112018004096T5 - Dichtungselement für werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE112018004096T5
Application number: DE112018004096.8T
Authority: DE
Inventors: Yuki Abe; Nariaki Iwasaki
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2020-05-20
Also published as: JP2019030936A; WO2019031249A1; TW201910043A; JP6535709B2; US20200166137A1; CN110997228A; TWI763899B

Abstract

Dichtungselement für Werkzeugmaschinen, das ein plattenförmiges Trägerelement und ein plattenförmiges elastisches Element aufweist, wobei das elastische Element an der Werkzeugmaschine so befestigt ist, dass es zwischen einem Befestigungsbereich der Werkzeugmaschine und dem Trägerelement angeordnet ist, wobei das elastische Element in Gleitkontakt mit einer Gleitfläche der Werkzeugmaschine steht, wobei das elastische Element einen vorstehenden Bereich aufweist, der von einem Randbereich des Trägerelements in Richtung einer Seite der Gleitfläche der Werkzeugmaschine vorsteht, und so konfiguriert ist, dass eine Oberflächenseite des vorstehenden Bereichs in Gleitkontakt mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine kommt, und der vorstehende Bereich einen distalen Rand aufweist, der eine Mehrzahl von linearen Bereichen und einem Eckbereich, der zwischen zwei benachbarten linearen Bereichen von der Mehrzahl von linearen Bereichen angeordnet ist, aufweist und mit einem Einschnitt ausgebildet ist, der sich von dem Eckbereich in Richtung der Seite des Trägerelements erstreckt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen.
Stand der Technik
Werkzeugmaschinen, wie z.B. eine Drehbank, ein Bearbeitungszentrum oder eine Schneidemaschine, verwenden ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen (manchmal auch als Abstreifelement bezeichnet) mit verschiedenen Formen zum Schutz eines Antriebsmechanismus vor Spänen oder einem Kühlmittel (Schneidöl), zum Entfernen von Spänen oder eines Kühlmittels oder dergleichen.
Ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen wird z.B. aus einem Trägerelement und einem elastischen Element gebildet, wobei das elastische Element so verwendet wird, dass es in einem gleitenden Kontakt mit einem vorbestimmten Element einer Werkzeugmaschine steht.
Gegenwärtig hat ein herkömmlicher Werkzeugmaschinen-Längsträger, der mit einem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen in Gleitkontakt kommt, verschiedene Formen, wie z.B. eine gekrümmte Oberfläche. Ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen muss so an der Werkzeugmaschine befestigt werden, dass es sich einer Form einer Gleitfläche der Werkzeugmaschine (eine Fläche, die die Werkzeugmaschine aufweist und mit dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen in Gleitkontakt kommt) lückenlos anpasst.
Daher gibt es z.B. einen Fall, bei dem Endbereiche eines linearen Dichtungselements für Werkzeugmaschinen bearbeitet werden, um einen Fase von 45° zu erhalten, und die bearbeiteten Endbereiche stoßen derart gegeneinander an, dass ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen zur Verwendung in einem um 90° gekrümmten Eckbereich gebildet wird (siehe z.B. 3 in dem Patentdokument 1).
Ein weiteres übliches Dichtungselement für Werkzeugmaschinen zur Verwendung in einen Eckbereich, der um 90° gekrümmt ist, weist ein handelsübliches Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 50 auf, das durch integrales Formen eines elastischen Elements 52 mit einem L-förmigen Trägerelement 51 erhalten wird, wie in 7A und 7B dargestellt. Ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen, das entsprechend einer Form einer Gleitfläche einer Werkzeugmaschine hergestellt wird, kann leicht an der Werkzeugmaschine befestigt werden. Außerdem weist ein derartiges Dichtungselement für Werkzeugmaschinen im Vergleich zur kombinierten Verwendung mehrerer Dichtungselemente für Werkzeugmaschinen in der Regel ein ausgezeichnetes Dichtungsvermögen auf.
Literaturverzeichnis
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2000-42863 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Es ist übliche Praxis, dass ein herkömmliches Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 50 mit einem Randbereich 52a eines elastischen Elements 52 in Kontakt steht, wenn das elastische Element 52 mit einer Gleitfläche (nicht abgebildet) einer Werkzeugmaschine in Kontakt steht. In diesem Fall ist der Kontakt des elastischen Elements 52 mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine ein im Wesentlichen linearer Kontakt. Daher ist das elastische Element wegen des Gleitens auf der Gleitfläche der Werkzeugmaschine verschleißanfällig.
Um die Verschleißanfälligkeit des elastischen Elements zu verringern, hat man unter diesen Umständen eine Vergrößerung einer Kontaktfläche zwischen dem elastischen Element und der Gleitfläche der Werkzeugmaschine angestrebt.
Im Gegensatz dazu kann ein nichtlineares Dichtungselement für Werkzeugmaschinen, das eine Form aufweist, die der Form einer Gleitfläche der Werkzeugmaschine entspricht, einen Fehler mit sich bringen, wenn ein elastisches Element so ausgebildet ist, dass es eine Form aufweist, die die Oberfläche in Kontakt mit der Gleitfläche vergrößert. Da ein nichtlineares Dichtungselement für Werkzeugmaschinen während des Gebrauchs nicht in geeigneter Weise in Gleitkontakt mit einem gekrümmten Bereich (Eckbereich) der Gleitfläche kommen kann, werden in einem frühen Stadium an einem Eckbereich eines elastischen Elements insbesondere solche Risse erzeugt, die der Form des gekrümmten Bereichs der Gleitfläche entsprechen. Dadurch kann ein Fehler, wie etwa eine Beeinträchtigung des Dichtungsvermögens entstehen.
Lösung des Problems
Die Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme durchgeführt und ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen entwickelt, das über einen langen Zeitraum verwendet werden kann, weil es ein hervorragendes Dichtungsvermögen aufweist, weil es eine Form aufweist, die einer Form einer Gleitfläche der Werkzeugmaschine entspricht, und weil ein elastisches Element kaum abgenutzt wird.
Ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen der vorliegenden Erfindung weist ein plattenförmiges Trägerelement und ein plattenförmiges elastisches Element auf. Das elastische Element wird so an der Werkzeugmaschine befestigt, dass es zwischen einem Befestigungsbereich der Werkzeugmaschine und dem Trägerelement angeordnet wird, wobei das elastische Element in Gleitkontakt mit einer Gleitfläche der Werkzeugmaschine steht. Das elastische Element weist dabei einen vorstehenden Bereich auf, der von einem Randbereich des Trägerelements in Richtung einer Seite der Gleitfläche der Werkzeugmaschine vorsteht und so konfiguriert ist, dass eine Oberflächenseite des vorstehenden Bereichs in Gleitkontakt mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine kommt.
Der vorstehende Bereich weist einen distalen Rand auf, der eine Mehrzahl von linearen Bereichen und einen Eckbereich, der zwischen zwei benachbarten linearen Bereichen von der Mehrzahl von linearen Bereichen angeordnet ist, aufweist und ist mit einem Einschnitt ausgebildet, der sich von dem Eckbereich in Richtung zur Seite des Trägerelements erstreckt.
Das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen ist mit einer einfachen Struktur ausgebildet, in der ein plattenförmiges Trägerelement und ein plattenförmiges elastisches Element kombiniert sind. Damit lässt sich ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen problemlos entsprechend einer Form einer Gleitfläche einer Werkzeugmaschine gestalten.
An dem vorstehenden Bereich, der in dem elastischen Element ausgebildet ist, kommt das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen auch mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine in Gleitkontakt. Dabei kommt die eine Oberflächenseite des vorstehenden Bereichs in Gleitkontakt mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine, d.h., in den sogenannten Fläche-zu-Fläche-Kontakt. Das elastische Element ist daher weniger verschleißanfällig.
Der vorstehende Bereich weist ferner den distalen Rand auf, der die linearen Bereiche und den Eckbereich aufweist, und ist mit dem Einschnitt ausgebildet, der sich von dem Eckbereich in Richtung der Seite des Trägerelements erstreckt. Es ist daher möglich, die gekrümmte Gleitfläche durch ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen zuverlässig abzudichten, und zugleich die Rissbildung im Eckbereich zu vermeiden. Dementsprechend wird das Dichtungsvermögen nicht durch Schäden beeinträchtigt, die am Eckbereich oder dergleichen beginnen.
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen weist das elastische Element bevorzugt wärmehärtendes Polyurethan und ein µ-Wert-Verringerungsmittel auf.
In diesem Fall wird insbesondere das elastische Element durch die Kombination der ausgezeichneten Verschleißfestigkeit, die das wärmehärtende Polyurethan aufweist, und den Effekt der Reduzierung des Reibungskoeffizienten, der durch die Aufnahme des µ-Wert-Verringerungsmittels erreicht wird, weniger verschleißanfällig.
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen ist der vorstehende Bereich bevorzugt so ausgebildet, dass eine Druckspanne des linearen Bereichs 3 mm oder mehr beträgt.
In diesem Fall kann ein Kontaktzustand des linearen Bereichs mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine ein Fläche-zu-Fläche-Kontakt sein. Auch ein Umklappen des vorstehenden Bereichs beim Gleiten auf der Gleitfläche der Werkzeugmaschine kann zuverlässig verhindert werden. Daher ist das vorstehende Dichtungselement für Werkzeugmaschinen zweckmäßiger, um sowohl ein ausgezeichnetes Dichtungsvermögen als auch Verschleißfestigkeit zu erreichen.
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen ist der vorstehende Bereich bevorzugt mit einem Durchgangsloch ausgebildet, das zu einem Endbereich des Einschnitts an einer dem Eckbereich gegenüberliegenden Seite führt.
In diesem Fall werden Risse im Eckbereich und in dessen Nachbarschaft, Beschädigungen und dergleichen, die vom Eckbereich zum linearen Bereich führen, weniger wahrscheinlich.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung kann über einen langen Zeitraum eingesetzt werden, da es ein hervorragendes Dichtungsvermögen aufweist und da sich sein elastisches Element kaum abnutzt.
Figurenliste

1A ist eine Draufsicht, die ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A des in 1A gezeigten Dichtungselementes für Werkzeugmaschinen.
2 ist eine Draufsicht, in der ein tragendes und ein elastisches Element gesondert dargestellt sind, die das in 1A gezeigte Dichtungselement für Werkzeugmaschinen bilden.
3 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Hauptteils des Dichtungselementes für Werkzeugmaschinen, das in 1A dargestellt ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Kontaktzustandes mit einer Gleitfläche der Werkzeugmaschine, wenn das in 1A dargestellte Dichtungselement für Werkzeugmaschinen verwendet wird.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils eines Querschnitts entlang der Linie B-B in 4 zur Erläuterung eines Befestigungszustandes des Dichtungselements für Werkzeugmaschinen.
6 ist eine Teildraufsicht, die ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
7A ist eine perspektivische Ansicht eines L-förmigen, herkömmlichen Dichtungselements für Werkzeugmaschinen.
7B ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C des in 7A dargestellten Dichtungselementes für Werkzeugmaschinen.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1A ist eine Draufsicht, die ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. 1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A des in 1A gezeigten Dichtungselementes für Werkzeugmaschinen. 2 ist eine Draufsicht, in der ein tragendes Element und ein elastisches Element gesondert dargestellt sind, die das in 1A gezeigte Dichtungselement für Werkzeugmaschinen bilden.
3 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Hauptteils des Dichtungselementes für Werkzeugmaschinen, das in 1A dargestellt ist. 4 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Kontaktzustandes mit einer Gleitfläche der Werkzeugmaschine bei Verwendung des in 1A gezeigten Dichtungselementes für Werkzeugmaschinen. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils eines Querschnitts entlang der Linie B-B in 4 zur Erläuterung eines Befestigungszustandes des Dichtungselements für Werkzeugmaschinen.
Wie in den 1A, 1B und 2 dargestellt, weist ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das in einer Draufsicht ein Polygon mit mehreren Krümmungsbereichen und Biegebereichen ist, ein plattenförmiges Trägerelement 11 und ein plattenförmiges elastisches Element 12, das in der Draufsicht eine dem Trägerelement 11 angenäherte Form aufweist, auf. Das elastische Element 12 ist über eine Klebschicht 13 an dem Trägerelement 11 befestigt.
Das elastische Element 12 weist einen vorstehenden Bereich 12a auf, der von einem Randbereich 111 des Trägerelements 11 zur Seite einer Gleitfläche der Werkzeugmaschine hin vorsteht und über die Klebschicht 13 an dem Trägerelement 11 befestigt ist, so dass eine Fläche des vorstehenden Bereichs 12a auf einer dem Trägerelement 11 gegenüberliegenden Seite (die rechte Seite in 1B) in Gleitkontakt mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine kommt.
Das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 weist mehrere Schraubenlöcher 15 auf. Das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 wird unter Verwendung der Schraubenlöcher 15 an einer vorgesehenen Position der Werkzeugmaschine befestigt.
Ein distaler Rand 112 (ein Randbereich auf einer dem Trägerelement 11 gegenüberliegenden Seite) des vorstehenden Bereichs 12a des elastischen Elements 12 hat eine Mehrzahl von linearen Bereichen 112A (vier in der vorliegenden Ausführungsform) und Eckbereichen 112B (drei in der vorliegenden Ausführungsform), die zwischen zwei benachbarten linearen Bereichen 112A aus der Vielzahl der linearen Bereiche 112A angeordnet sind, wie in den Draufsichten von 1A und 2 gezeigt.
Der vorstehende Bereich 12a ist ferner mit einem Einschnitt (Schlitz) 14 ausgebildet, der sich vom Eckbereich 112B zur Seite des Trägerelements 11 hin erstreckt.
Das so gestaltete Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 gewährleistet, wenn es an einen Befestigungsbereich einer Werkzeugmaschine befestigt ist, eine Druckspanne auf einer Seitenfläche des vorstehenden Bereichs 12a, der mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine in Gleitkontakt (Fläche-zu-Fläche-Kontakt) kommen kann, während es einen Gleitkontaktzustand des Eckbereichs 112B und seiner Nachbarschaft mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine in einen geeigneten Kontaktzustand bringt.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, wird das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 mit einer Schraube 21 und einer Mutter 22 an einem Befestigungsbereich 20 der Werkzeugmaschine befestigt. Dabei ist das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 so an dem Befestigungsbereich 20 der Werkzeugmaschine befestigt, dass das elastische Element 12 sandwichartig zwischen dem Befestigungsbereich 20 und dem Trägerelement 11 angeordnet ist.
Wenn bei dem so befestigten Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 das elastische Element 12 des Dichtungselements für Werkzeugmaschinen 10 mit einem gegenüberliegenden Element 40 der Werkzeugmaschine mit zwei um 90° gekrümmten Flächen als Gleitflächen 40A und 40B in Kontakt kommt, wie in 4 dargestellt, während der vorstehende Bereich 12a des elastischen Elements 12 in Fläche-zu-Fläche-Kontakt mit den Gleitflächen 40A und 40B steht, öffnet sich der Einschnitt 14 in dem Eckbereich 112B, der zwischen den beiden linearen Bereichen 112A angeordnet ist. Das Öffnen des Einschnitts 14 ermöglicht es, dass der vorstehende Bereich 12a des elastischen Elements 12 mit den Gleitflächen 40A und 40B des gegenüberliegenden Elements 40 spaltfrei in Kontakt kommt.
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Druckspanne wie folgt definiert. Bei dem vorstehend beschriebenen Dichtungselement für Werkzeugmaschinen wird eine Druckspanne in dem linearen Bereich und eine Druckspanne in dem Eckbereich gebildet.
Zunächst wird eine Druckspanne im linearen Bereich des vorstehenden Bereichs unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. Die Druckspanne im linearen Bereich 112A des vorstehenden Bereichs 12a ist ein Abstand eines Teils, der durch X1 in 3 angegeben ist. Der Abstand X1 ist ein Abstand von einem virtuellen Teil (siehe A in 2 und 3) zum linearen Bereich 112A, wobei der virtuelle Teil mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine ohne eine Druckspanne in Kontakt kommt, wenn das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 an der Werkzeugmaschine befestigt ist.
Im Gegensatz dazu ist die Druckspanne im Eckbereich 112B des vorstehenden Bereichs 12a ein Abstand, der in 3 mit X2 angegeben ist. Der Abstand X2 ist ein Abstand von einem Endbereich 14A, auf der Seite des Trägerelements 11, des Einschnitts 14, der in dem vorstehenden Bereich 12a ausgebildet ist, und einem Eckbereich A' des virtuellen Teils A.
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 weist der lineare Bereich 112A bevorzugt eine Druckspanne X1 von 2,5 mm oder mehr auf, um zu bewirken, dass der vorstehende Bereich 12a mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine in einem Fläche-zu-Fläche-Kontakt ist.
Die Druckspanne X1 beträgt bevorzugter 3 mm oder mehr. Durch die Einstellung der Druckspanne X1 auf 3 mm oder mehr kann zuverlässig vermieden werden, dass der vorstehende Bereich 12a während des Gleitens auf der Gleitfläche der Werkzeugmaschine invertiert bzw. umklappt.
Die Druckspanne X1 weist bevorzugt eine Obergrenze von 15 mm auf. Wenn die Druckspanne X1 mehr als 15 mm beträgt, wird ein Gleitwiderstand beim Einsatz des Dichtungselementes für Werkzeugmaschinen 10 in einigen Fällen zu groß. Da ein Randbereich (siehe B in 1B) an der Vorderseite des elastischen Elements 12 einen reduzierten Druck aufweist, kann es außerdem zu einem Fehler kommen, z.B. können Späne zwischen dem elastischen Element 12 und der Gleitfläche der Werkzeugmaschine hängen bleiben.
Die Druckspanne X2 im Eckbereich 112B des vorstehenden Bereichs 12a beträgt bevorzugt 2,0 mm oder weniger, um die Bildung von Rissen zu vermeiden, die am Eckbereich 112B, am Endbereich 14A des Einschnitts 14 und dergleichen beginnen, und zugleich der Kontakt mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine ermöglicht wird.
Die Druckspanne X2 beträgt bevorzugter 1,5 mm oder weniger, da der Riss über einen längeren Zeitraum weniger wahrscheinlich gebildet wird.
Die Druckspanne X2 braucht auch nur 0 mm oder mehr zu betragen.
Die Größe der Druckspanne X2 kann durch Änderung einer Länge des Einschnitts 14 eingestellt werden.
Außerdem ist der Einschnitt 14 vom Eckbereich 112B in Richtung zum Eckbereich A' des virtuellen Teils A ausgebildet. Im Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Einschnitt bevorzugt in dieser Richtung ausgebildet. Der Einschnitt muss jedoch nicht notwendigerweise in dieser Richtung ausgebildet sein, solange der Einschnitt von dem Eckbereich, der zwischen zwei benachbarten linearen Bereichen angeordnet ist, in Richtung zur Seite des Trägerelements hin ausgebildet ist.
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 ist eine Vorsprungslänge L (ein Abstand zwischen dem Randbereich 111 des Trägerelements 11 und dem distalen Rand 112 des vorstehenden Bereichs 12a: siehe 1B) des vorstehenden Bereichs 12a, die das elastische Element 12 aufweist, nicht besonders beschränkt, solange die Vorsprungslänge größer als die Größe der Druckspanne X1 ist.
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 weist das elastische Element 12 bevorzugt eine Dicke von 0,5 mm bis 5,0 mm auf.
Wenn die Dicke des elastischen Elements 12 5,0 mm überschreitet, wird der Druck des elastischen Elements 12 so groß, dass dadurch der Gleitwiderstand zwischen dem elastischen Element 12 und der Gleitfläche der Werkzeugmaschine in einigen Fällen zu groß wird. Andererseits wird bei einer Dicke von weniger als 0,5 mm der Druck des elastischen Elements 12 in einigen Fällen zu gering, um eine ausreichende Dichtigkeit zu erreichen.
Das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 ist so gestaltet, dass beim Gleiten auf den Gleitflächen 40A und 40B des Gegenelements 40 der Randbereich (siehe B in 1B) an der Vorderseite des elastischen Elements 12 ebenfalls gleitet, während er mit den Gleitflächen 40A und 40B in Kontakt steht. Dadurch können Fehler, wie z.B. durch Späne, die zwischen dem elastischen Element und der Gleitfläche der Werkzeugmaschine eingeklemmt werden, vermieden werden.
Während das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 an drei Stellen die Eckbereiche 112B aufweist, ist die Anzahl der Eckbereiche im Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht besonders beschränkt, sondern muss nur mindestens eins sein. Die linearen Bereiche müssen nur an zwei oder mehr Stellen ausgebildet sein.
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung brauchen die Anzahl und die Größe der vorstehenden linearen Bereiche, die Anzahl und der Winkel der Eckbereiche nur entsprechend der Form der Gleitfläche der Werkzeugmaschine in geeigneter Weise ausgewählt zu werden.
Zweite Ausführungsform
Das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das gleiche wie das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die Umgebung eines Eckbereichs in einem vorstehenden Bereich eines elastischen Elements eine andere Konfiguration hat.
6 ist eine Teildraufsicht, die ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
Ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 30 hat ein Durchgangsloch 36, das an einem vorstehenden Bereich 32a eines elastischen Elements 32 ausgebildet ist, das über eine Klebschicht (nicht dargestellt) an einem Trägerelement 31 befestigt ist, wie in 6 dargestellt.
Im vorstehenden Bereich 32a wird das Durchgangsloch 36 so ausgebildet, dass es zwischen einem Eckbereich 132B und einem Eckbereich A' eines virtuellen Teils A, der auf der Seite näher am Trägerelement 31 als am Eckbereich 132B positioniert ist, positioniert wird.
Ferner ist das Durchgangsloch 36 so ausgebildet, dass es zu einem Endbereich des Einschnitts 34 auf einer Seite gegenüber dem Eckbereich 132B führt.
Wenn der vorstehende Bereich 32a gegen eine Gleitfläche der Werkzeugmaschine gedrückt wird, so wird auf diese Weise bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 30 mit dem Durchgangsloch 36 der Eckbereich 132B leichter aufgeweitet. Dadurch ist es weniger wahrscheinlich, dass im Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 30 Risse im Eckbereich 132B, und in dessen Nähe, Beschädigungen und dergleichen auftreten, die vom Eckbereich 132B zu einem linearen Bereich 132A führen.
Da das Durchgangsloch 36 eine Wandfläche mit einer Säulenform aufweist, wird außerdem die Belastung beim Gebrauch kaum auf eine bestimmte Stelle konzentriert, so dass Schäden leichter vermieden werden können.
Die Querschnittsform (die Form in einer Richtung senkrecht zu der Dickenrichtung des elastischen Elements) des Durchgangslochs ist nicht auf einen Kreis beschränkt, sondern braucht lediglich eine polygonale, ovale oder eine beliebige andere Form aufzuweisen. Unter ihnen ist eine Form bevorzugt, die nur von einer gekrümmten Linie umgeben ist, da die Belastung kaum auf eine bestimmte Position konzentriert wird.
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 30 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Druckspanne im Eckbereich 132B ein kürzester Abstand zwischen einem Randbereich des Durchgangslochs 36 und dem Eckbereich A' des virtuellen Teils A, wobei der Abstand ein Abstand eines Teils ist, der durch X3 in 6 angegeben ist.
Der Öffnungsdurchmesser des Durchgangslochs 36 braucht nur i geeigneter Weise gemäß der Größe von X1 angepasst zu werden und besitzt bevorzugt z.B. einen Wert im Bereich von 1 mm bis 10 mm.
Weitere Ausführungsformen
Das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung braucht nicht notwendigerweise eine Klebschicht zu enthalten. Genauer gesagt, es können bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen ein Trägerelement und ein elastisches Element ohne eine dazwischenliegende Klebschicht direkt laminiert sein oder im laminierten Zustand an einem Befestigungsbereich der Werkzeugmaschine befestigt werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem Befestigungsbereich der Werkzeugmaschine so befestigt, dass das elastische Element mit Hilfe einer Schraube und einer Mutter zwischen dem Befestigungsbereich der Werkzeugmaschine und dem tragenden Element angeordnet ist. So können auch ohne die Klebschicht das Trägerelement und das elastische Element in einem vorgegebenen Zustand an der Werkzeugmaschine befestigt werden.
Ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen mit einem Trägerelement und einem elastischen Element, die so ohne dazwischenliegende Klebschicht laminiert sind, erleichtert den Wechsel von nur dem elastischen Element sowie die Wiederverwendung des Trägerelements.
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das elastische Element bevorzugt ein Additiv (hier im Folgenden auch als µ-Wert-Verringerungsmittel bezeichnet) aus einer anorganischen Komponente usw. zur Verringerung des Gleitwiderstandes der Gleitfläche der Werkzeugmaschine auf.
Beispiele für ein µ-Wert-Verringerungsmittel beinhalten Partikel aus Metalloxiden, wie z.B. Ceroxid, Zirconiumoxid, Titanoxid, Zinkoxid, Eisenoxid und Siliziumdioxid, und Metall, wie z.B. Kupfer, Nickel, Eisen und Aluminium; Hohlpartikel, die Siliziumdioxid aufweisen, wie z.B. Glasballons oder Flugascheballons als Hauptbestandteil; und Kurzfasern aus Metall, wie z.B. Aluminium, Edelstahl und Eisen, sowie Kurzfasern aus einem Harz, wie z.B. Polyamid.
Als µ-Wert-Verringerungsmittel werden bevorzugt Metalloxidpartikel verwendet, und Ceroxid-Partikel werden aufgrund ihrer leichten Anpassung an eine Gummikomponente (elastomere Komponente) und der chemischen Stabilität bevorzugter eingesetzt.
In einem Fall, in dem das elastische Element ein µ-Wert-Verringerungsmittel aufweist, ist das µ-Wert-Verringerungsmittel bevorzugt ungleichmäßig in dem elastischen Element auf einer Seite, in Richtung der Dicke, verteilt, die in Gleitkontakt mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine kommt. Dies ist zweckmäßig, um den Reibungswiderstand beim Gleiten zu reduzieren, während die physikalischen Eigenschaften (Elastizität) des elastischen Elements gewährleistet bleiben.
In einem Fall, in dem das vorstehende µ-Wert-Verringerungsmittel in dem elastischen Element in der Dickenrichtung ungleichmäßig verteilt ist, weist die Seite des elastischen Elements in der Dickenrichtung davon in Gleitkontakt mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine bevorzugt ein Verhältnis von 0,3 bis 0,7 als Verhältnis ihres kinetischen Reibungskoeffizienten zu dem kinetischen Reibungskoeffizienten einer gegenüberliegenden Fläche in dem elastischen Element auf.
In einem Fall, bei dem das elastische Element das µ-Wert-Verringerungsmittel aufweist, ist das µ-Wert-Verringerungsmittel bevorzugt in dem elastischen Element über eine Ebenenrichtung verteilt. Die Gründe für die Verteilung werden später beschrieben.
In einem Fall, bei dem das elastische Element ein µ-Wert-Verringerungsmittel aufweist, das über die Ebenenrichtung verteilt ist, beträgt die Mischungsmenge des µ-Wert-Verringerungsmittels bevorzugt 1,8 bis 15 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile einer Gummikomponente (elastomere Komponente).
Wenn die Mischungsmenge des µ-Wert-Verringerungsmittels weniger als 1,8 Gewichtsteile beträgt, kann ein Effekt, der durch Aufnahme eines µ-Wert-Verringerungsmittels erreicht werden soll (Effekt der Reduzierung des Gleitwiderstandes), nicht zufriedenstellend erreicht werden. Im Gegensatz dazu fällt bei einer Mischungsmenge, die 15 Gewichtsteile überschreitet, das µ-Wert-Verringerungsmittels beim Gleiten leicht vom elastischen Element ab, was in einigen Fällen die Haltbarkeit des elastischen Elements verringert.
Die Mischungsmenge des µ-Wert-Verringerungsmittels beträgt bevorzugter 1,8 bis 9,5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile der Gummikomponente (elastomere Komponente).
Bei dem Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung braucht die Druckspanne nicht notwendigerweise in jedem linearen Bereich des elastischen Elements im gesamten Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gleich zu sein. Daher kann die Druckspanne in jedem linearen Bereich unterschiedlich sein. Ebenso braucht die Druckspanne nicht notwendigerweise in jedem Eckbereich die gleiche zu sein, wenn das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen mehrere Eckbereiche aufweist.
Als Nächstes werden die Bestandteile des Dichtungselements für Werkzeugmaschinen beschrieben.
Trägerelement
Das Trägerelement ist ein plattenförmiges Element zur sicheren Befestigung des Dichtungselements für Werkzeugmaschinen an der Werkzeugmaschine, wobei das elastischen Element abgestützt wird.
Als Material des Trägerelements kann Keramik, starrer Kunststoff oder dergleichen verwendet werden, obwohl im Allgemeinen ein Metallwerkstoff, wie z.B. Stahl, Aluminium oder dergleichen im Hinblick auf Haltbarkeit und Festigkeit zweckmäßig ist.
Als Trägerelement sind auch oberflächenunbehandelte Stahlplatten, Stahlplatten, deren Oberflächen mit Zinkphosphat, Chromat, Rostschutzharz und dergleichen behandelt sind, sowie eine elastische Metallplatte, wie z.B. Phosphorbronze oder Federstahl, geeignet.
Im Falle der Befestigung des elastischen Elements an dem Trägerelement über eine Klebschicht kann das Trägerelement eine mit einem Primer oder dergleichen behandelte Oberfläche haben, um die Kompatibilität mit der Klebschicht zu verbessern. Das Trägerelement kann auch einer Aufrau-Oberflächenbehandlung unterzogen worden sein, um das Haftungsvermögen an der Klebschicht durch einen Ankereffekt zu verbessern.
Elastisches Element
Das elastische Element ist ein plattenförmiges Element, das bei Verwendung bei einer Dichtung für die Werkzeugmaschine in Gleitkontakt mit der Gleitfläche einer Werkzeugmaschine kommt und auf einer Oberflächenseite des vorstehenden Bereichs mit der Gleitfläche in der Werkzeugmaschine in Kontakt kommt.
Beispiele für ein Material eines elastischen Elements umfassen NBR (Nitril-Butadien-Gummi), Urethan-Elastomer, Fluorkohlenstoff-Gummi, Silikon-Gummi und EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Gummi), da die Anwendung, für die das elastische Element vorgesehen ist, eine Werkzeugmaschine ist und daher Ölbeständigkeit erforderlich ist.
Von diesen Materialien ist Urethan-Elastomer bevorzugt, da aufgrund der hervorragenden Haltbarkeit (Abriebfestigkeit) das gewünschte Leistungsvermögen über einen langen Zeitraum erhalten bleiben kann.
Beispiele für das Urethan-Elastomer beinhalten ein Produkt, das erhalten wird, indem man Polyol, Polyisocyanat und einen Vernetzer nach Bedarf miteinander reagieren lässt. Obwohl das Urethan-Elastomer wärmehärtend oder thermoplastisch sein kann, ist wärmehärtendes Urethan-Elastomer (wärmehärtendes Polyurethan) bevorzugt.
Das Polyol ist nicht besonders beschränkt und kann z.B. Polyesterpolyol, Polyetherpolyol, Polycaprolactonpolyol oder dergleichen sein.
Das Polyol weist bevorzugt ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 1000 bis 3000 auf. Der Einsatz von Polyol in diesem Bereich verhindert zuverlässig das Eindringen von Spänen, einem Kühlmittel usw. während des Gebrauchs.
Das Zahlenmittel des Molekulargewichts ist ein Messwert auf Polystyrolbasis, der durch GPC (Gelpermeationschromatographie)-Messung ermittelt wird.
Beispiele für das Polyesterpolyol sind ein Produkt, das erhalten wird, indem man Dicarbonsäure und Glykol gemäß einem üblichen Verfahren miteinander reagieren lässt.
Beispiele für das Polyetherpolyol sind Polyethylenglykol und Polypropylenglykol sowie Polytetramethylenglykol.
Beispiele für das Polycaprolactonpolyol sind ein Produkt, das durch Ringöffnungsaddition von ε-Caprolacton mit niedermolekularem Glykol als Initiator in Anwesenheit eines Katalysators erhalten wird.
Das Polyisocyanat ist nicht besonders beschränkt, und es können allgemein bekannte Produkte verwendet werden, zu denen z.B. aliphatisches Isocyanat, alicyclisches Isocyanat und aromatisches Isocyanat gehören. Von diesen Produkten ist aromatisches Isocyanat in Bezug auf die ausgezeichnete Verschleißfestigkeit bevorzugt.
Das Polyurethan-Elastomer kann gemäß einem bekannten Verfahren unter Verwendung der vorstehend genannten Materialien hergestellt werden, z.B. indem man nach Bedarf einen Katalysator in einem geeigneten organischen Lösungsmittel verwendet, die jeweiligen Materialien miteinander reagieren lässt, wobei das Äquivalentverhältnis jedes Materials auf NCO/OH = 0,9 bis 1,1 eingestellt wird, und man das Ergebnis in Abwesenheit eines Lösungsmittels schmelzen lässt. Das Polyurethan-Elastomer kann auch durch ein Verfahren, bei dem alle Materialien gleichzeitig miteinander reagieren lässt (One-Shot-Verfahren), mit einem Präpolymer-Verfahren und dergleichen hergestellt werden.
Als Urethan-Elastomer ist ein gehärtetes Produkt aus einer wärmehärtenden Urethan-Zusammensetzung (wärmehärtendes Polyurethan) bevorzugt, das eine Polyolkomponente, eine Isocyanatkomponente und einen Vernetzer enthält.
Als wärmehärtende Urethan-Zusammensetzung ist eine wärmehärtende Urethan-Zusammensetzung besonders bevorzugt, die als Polyolkomponente Polyethylenadipatesterpolyol (PEA) enthält.
Ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen, das ein elastisches Element aufweist, das aus einem gehärteten Produkt einer wärmehärtbaren Urethan-Zusammensetzung gebildet ist, die PEA als eine Polyolkomponente enthält, neigt weniger zum Quellen oder zur Elution durch Kühlmittel. Wenn es für eine Werkzeugmaschine verwendet wird, die mit einem Kühlmittel arbeitet, kann ein solches Dichtungselement für Werkzeugmaschinen daher erforderliche Eigenschaften erfüllen, selbst bei langer Einwirkung des Kühlmittels.
Das PEA weist bevorzugt ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 1000 bis 3000 auf, um das Eindringen von Spänen, einem Kühlmittel usw. während des Einsatzes zuverlässig zu verhindern.
Die wärmehärtende Urethan-Zusammensetzung enthält eine IsocyanatKomponente und einen Vernetzer, der von PEA (Polyol-Komponente) verschieden ist.
Die Isocyanatkomponente ist nicht besonders beschränkt und kann z.B. aliphatisches Isocyanat, alicyclisches Isocyanat und aromatisches Isocyanat sein.
Beispiele für das aliphatische Isocyanat sind 1,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), 2,2,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat und Lysindiisocyanat. Zu den Beispielen gehören auch modifizierte Produkte eines Isocyanurats von Hexamethylendiisocyanat oder Isophorondiisocyanat, ein Biuret und ein Addukt davon.
Beispiele für das alicyclische Isocyanat sind alicyclische Diisocyanate, wie z.B. Isophorondiisocyanat (IPDI), 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, 1,4-Cyclohexandiisocyanat und Norbornandiisocyanat (NBDI).
Beispiele für ein aromatisches Isocyanat sind Tolylendiisocyanat (TDI), Phenylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1,5-Naphthalindiisocyanat (NDI), Xylylendiisocyanat (XDI), Carbodiimid-modifiziertes MDI und Urethan-modifiziertes MDI.
Diese Isocyanatkomponenten können einzeln verwendet werden, oder es werden zwei oder mehr in Kombination verwendet.
Als Isocyanatkomponente sind MDI und NDI bevorzugt, da diese unter den aromatischen Isocyanaten insbesondere eine hervorragende Verschleißfestigkeit zeigen.
Beispiele für einen Vernetzer sind 1,4-Butandiol (1,4-BD), 1,4-Bis(ß-hydroxyethoxy)benzol (BHEB), Ethylenglykol, Propylenglykol, Hexandiol, Diethylenglykol, Trimethylolpropan (TMP), Glycerin, 4,4'-Methylen-bis(2-chloranilin), Hydrazin, Ethylendiamin, Diethylentriamin, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan, N,N-Bis(2-hydroxypropyl)anilin und Wasser.
Von diesen Vernetzern sind 1,4-Butandiol, TMP und BHEB bevorzugt, da eine geeignete Gummihärte und Gummi Steifigkeit ohne weiteres erreicht werden kann. Außerdem haben wärmehärtende Urethan-Zusammensetzungen, die 1,4-Butandiol, TMP und BHEB beinhalten, eine relativ lange Topfzeit und können auch durch manuelles Gießen geformt werden.
Der Vernetzer kann einzeln verwendet werden, oder es werden zwei oder mehr in Kombination verwendet.
Die wärmehärtende Urethan-Zusammensetzung kann ferner Reaktionshilfsmittel, wie z.B. einen Kettenverlängerer, einen Vernetzungsbeschleuniger und einen Vernetzungsverzögerer, Hydrolyseinhibitor und dergleichen, je nach Bedarf enthalten.
Die wärmehärtende Urethan-Zusammensetzung weist bevorzugt eine Isocyanatgruppen-Konzentration von 5,50 bis 10,0 Gew.-% auf. In diesem Fall kann das elastische Element so gestaltet werden, dass es eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweist und zugleich verhindert wird, dass die Härte eines gehärteten Produkts zu hoch wird, um den Gleitwiderstand zu erhöhen.
Die Isocyanatgruppen-Konzentration (Gewichts-%) stellt ein Gewichtsverhältnis einer Isocyanatgruppe dar, die in einer Gesamtmenge einer Isocyanatkomponente, einer Polyolkomponente und eines Vernetzers enthalten ist.
Obwohl die Härtungsbedingungen der wärmehärtenden Urethan-Zusammensetzung nicht besonders beschränkt sind und je nach Zusammensetzung der wärmehärtenden Urethan-Zusammensetzung zweckmäßig eingestellt werden können, ist es übliche Praxis, eine Bedingung zu wählen, bei der die wärmehärtende Urethan-Zusammensetzung 30 bis 90 Minuten auf 100 °C bis 160 °C erhitzt wird.
Es ist auch möglich, den Härtungsprozess unter der vorstehend genannten Bedingung durchzuführen und nach der Freisetzung der wärmehärtenden Urethan-Zusammensetzung aus einer Metallform oder dergleichen eine Nachhärtung bei z.B. 100 °C bis 160 °C für 3 bis 48 Stunden durchzuführen.
Die Isocyanatkomponente und die Polyolkomponente, die in der wärmehärtenden Urethan-Zusammensetzung enthalten sind, können miteinander reagiert werden, um ein Präpolymer zu bilden, bevor die wärmehärtende Urethan-Zusammensetzung unter einer vorbestimmten Bedingung gehärtet wird.
Ein Verfahren zur Formung des elastischen Elements ist nicht besonders beschränkt und Beispiele hierfür sind das Gießformen bei Normaldruck, das Gießformen bei reduziertem Druck, das Rotationsformen, das kontinuierliche Rotationsformen, das Extrusionsformen, das Spritzgussformen, das Reaktionsspritzgussformen (RIM) und die Schleuderbeschichtung.
Unter diesen Verfahren sind das Rotationsformen und das kontinuierliche Rotationsformen bevorzugt.
Wenn ein elastisches Element durch Rotationsformen geformt wird, kann eine Materialzusammensetzung, wie z.B. eine wärmehärtende Urethan-Zusammensetzung, mehrmals aufgeteilt eingebracht werden.
Insbesondere im Falle der Herstellung eines elastischen Elements, das ein µ-Wert-Verringerungsmittel enthält, ermöglicht das mehrmalige aufgeteilte Einbringen einer Materialzusammensetzung die Einstellung der ungleichmäßigen Verteilung des µ-Wert-Verringerungsmittels, obwohl das µ-Wert-Verringerungsmittel zum Zeitpunkt der Formgebung aufgrund der Zentrifugalkraft oder des Eigengewichts auf einer Oberflächenseite ungleichmäßig verteilt ist.
Das elastische Element hat bevorzugt eine Härte (JIS A-Härte) von 55° bis 90°.
Bei einer Härte von weniger als 55° kann sich das elastische Element beim Gleiten verformen, so dass das Eindringen von Spänen und dergleichen nicht ausreichend verhindert wird. Wenn andererseits die Härte 90° übersteigt, ist das elastische Element so hart, dass es beim Gleiten beschädigt werden könnte. Das vorstehend genannte elastische Element weist bevorzugter eine Härte von 60° bis 75° auf.
Die vorstehende JIS A-Härte ist ein Wert, der mit einer Härteprüfmaschine vom Federtyp A auf der Basis von JIS K 7312 gemessen wird.
Wenn ein gehärtetes Produkt der wärmehärtenden Urethan-Zusammensetzung als elastisches Element verwendet wird, beträgt die obige JIS A-Härte bevorzugt 67° oder mehr und bevorzugter 70° bis 85°, um die Beständigkeit gegen ein Kühlmittel zu gewährleisten.
Das elastische Element kann z.B. einen Hydrolyseinhibitor, ein farbgebendes Mittel wie z.B. ein Pigment, einen Lichtstabilisator, einen Wärmestabilisator, ein Antioxidationsmittel, ein schimmelabweisendes Mittel, ein Flammschutzmittel und ein Streckmittel, das sich von dem µ-Wert-Verringerungsmittel unterscheidet, enthalten.
Kleb schicht
Die Klebschicht ist nicht besonders beschränkt und braucht nur unter Berücksichtigung des Materials des jeweiligen Elements in zweckmäßiger Weise ausgewählt werden.
Beispiele für die Klebschicht sind solche, die aus Schmelzkleber auf EVA-Basis, Polyamid-Basis oder Polyurethan-Basis, härtbarem Klebstoff und dergleichen gebildet werden, und beinhalten ferner solche, die aus doppelseitigem Klebeband gebildet werden.
Die Dicke der Klebschicht ist nicht besonders beschränkt, besitzt aber bevorzugt einen Wert im Bereich von 50 µm bis 500 µm.
Ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen mit einer solchen Klebschicht bewirkt, dass ein Kühlmittel, das durch ein Trägerelement und ein elastisches Element hindurchgegangen ist, weniger leicht eindringen kann. Das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen erleichtert auch die Positionierung bei der Befestigung an der Werkzeugmaschine.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements für Werkzeugmaschinen in Bezug auf ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen mit einer Klebschicht als Beispiel beschrieben.
Das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen kann hergestellt werden, indem man das Trägerelement 11 und das elastische Element 12 wie in 2 gezeigt einzeln herstellt und dann die beiden Elemente über die Klebschicht 13 in einer vorgegebenen Lagebeziehung miteinander verbindet.
Das Trägerelement 11 kann durch Schneiden einer Stahlplatte oder dergleichen in eine vorgegebene Form hergestellt werden.
Das elastische Element 12 kann durch Schneiden eines Gegenstandes in Form eines Flächenkörpers, gebildet aus wärmehärtendem Polyurethan oder dergleichen, in einer vorbestimmten Form hergestellt werden. Ein Einschnitt des elastischen Elements 12 kann vor dem Aufkleben des elastischen Elements 12 auf das Trägerelement 11 ausgebildet werden oder nach dem Aufkleben ausgebildet werden.
Da das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen durch diese Verfahren hergestellt werden kann, ist es im Falle der Dispergierung eines µ-Wert-Verringerungsmittels in dem elastischen Element bevorzugt, das µ-Wert-Verringerungsmittel, wie vorstehend beschrieben, über die ganze Ebenenrichtung des elastischen Elements (Gegenstand in Form eines Flächenkörpers) zu verteilen. Dies liegt daran, dass dann, wenn der Gegenstand in Form eines Flächenkörpers in einer vorgegebenen Form geschnitten wird, das µ-Wert-Verringerungsmittel, unabhängig von einer Schnittposition, stets auf einer Oberflächenseite vorhanden sein wird.
Das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in verschiedenen Werkzeugmaschinen, wie z.B. einer Drehbank, einem Bearbeitungszentrum und einer Schneidmaschine, als Dichtungselement (Abstreifer) zum Schutz einer Betriebsposition, eines Antriebsmechanismus u. dgl. der Werkzeugmaschine vor Spänen, einem Kühlmittel usw. verwendet werden.
BEISPIELE
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen näher beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
Herstellung von Trägerelement und Flächenkörper für ein elastisches Element
Herstellung des Trägerelements
Eine Stahlplatte (Greencote GX-K2, Produkt von Kobe Steel, Ltd.) mit einer Dicke von 0,8 mm wurde mit einer Revolverstanzeinrichtung geschnitten, um das Trägerelement 11 mit der in 2 gezeigten Form herzustellen.
Herstellung eines Flächenkörpers für ein elastisches Element
Die Urethan-Flächenkörper A und B wurden gemäß dem nachstehend dargestellten Verfahren hergestellt.
Herstellung von Urethan-Flächenkörper A
6,36 Gewichtsteile 1,4-BD (1,4-Butandiol, Produkt der Mitsubishi Chemical Corporation), 0,20 Gewichtsteile TMP (Trimethylolpropan, Produkt von MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY, INC.) und 5,00 Gewichtsteile Ceroxidpulver (Cerico CH-BS302, Produkt der Taiyo Koko Co., Ltd.) wurden zu 100,00 Gewichtsteilen MDI-PEA-Präpolymer (Produktname „SANPRENE P-6814“, Produkt der Sanyo Chemical Industries, Ltd.) gegeben, auf 110 °C erhitzt und gemischt und gerührt, um eine Urethan-Zusammensetzung herzustellen.
Als Nächstes wurde die erhaltene Urethan-Zusammensetzung in eine Rotationsformmaschine eingeführt und unter den Bedingungen einer Metallformtemperatur von 150 °C, einer Drehzahl von 900 U/min und einer Vernetzungszeit von 50 Minuten vernetzt, um ein zylindrisches, gehärtetes Produkt mit einer Dicke von 1,6 mm zu formen, und dann wurde das gehärtete Produkt aus der Form gelöst. Danach wurde aus dem zylindrischen, gehärteten Produkt ein Teil ausgeschnitten, um eine Plattenform zu bilden, und einer Nachvernetzung in einem Belüftungsofen bei einer Temperatur von 110 °C und einer Dauer von 24 Stunden unterworfen, um einen Urethan-Flächenkörper A herzustellen.
Das Ceroxidpulver wurde ungleichmäßig auf einer Seite (zum Zeitpunkt der Formgebung auf einer Metallformseite) des Urethan-Flächenkörpers A in Dickenrichtung verteilt. Der Urethan-Flächenkörper A hat einen kinetischen Reibungskoeffizienten von 0,2 auf einer Seitenfläche (der Metallformseite zum Zeitpunkt des Formens) und einen kinetischen Reibungskoeffizienten von 0,4 auf der anderen Seitenfläche (einer Luftseite zum Zeitpunkt des Formens).
Demgemäß betrug das Verhältnis des kinetischen Reibungskoeffizienten auf der einen Seitenfläche, in der das Ceroxidpulver ungleichmäßig verteilt wurde, zum kinetischen Reibungskoeffizienten auf der anderen Seitenfläche 0,5.
Die kinetischen Reibungskoeffizienten wurden mit einem Prüfgerät für Oberflächeneigenschaften (Heidon Typ 14 (Produkt von Shinto Scientific Co., Ltd.)) unter folgenden Bedingungen gemessen.
Messbedingungen

Bewegungsgeschwindigkeit:		25 mm/s
gegenüberliegendes Material:		Alumit-behandelte Stahlplatte
Winkel:		25°
Pressrichtung:		nachlaufend
Länge des Probenanlagebereichs:		10 mm
vertikales Gewicht:		100 g
	Das horizontale Gewicht während des Gleitkontaktes wurde gemessen und
	(horizontales Gewicht/vertikales Gewicht) als Reibungskoeffizient angesehen.
Haftreibungskoeffizient:		ein Maximalwert zu Beginn des Gleitkontaktes
kinetischer Reibungskoeffizient:		ein Wert, der erhalten wird, wenn ein stationärer
		Zustand erreicht wird, der über den Maximalwert
		hinausgeht

Herstellung von Urethan-Flächenkörper B
Ein Urethan-Flächenkörper mit einer Dicke von 0,7 mm wurde auf die gleiche Weise wie bei der Herstellung des Urethan-Flächenkörpers A hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge einer aufzunehmenden Urethan-Zusammensetzung verändert wurde.
Als Nächstes wurden die beiden Urethan-Flächenkörper so laminiert, dass die Oberflächen mit einem geringeren Anteil an Ceroxidpulver (luftseitige Oberflächen in der Rotationsmetallform) einander gegenüberliegen, so dass ein Urethan-Flächenkörper B mit einer Dicke von 1,4 mm gebildet wird.
Beispiel 1
Der gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Urethan-Flächenkörper A wurde in eine vorgegebene Außengröße geschnitten und ferner mit einem vorgegebenen Einschnitt ausgebildet, um ein elastisches Element A zu erhalten.
Anschließend wurden das Trägerelement und das gemäß dem obigen Verfahren hergestellte elastische Element A in einer vorgegebenen Richtung mit Hilfe eines doppelseitigen Klebebandes (Nr. 500, ein Produkt der Nitto Denko Corporation) mit einer Breite von 5 mm bei Positionierung der beiden Elemente verklebt, so dass ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 mit der in 1A gezeigten Form hergestellt wurde.
Hier wurde das elastische Element A so gestaltet, dass es eine Druckspanne X1 in dem linearen Bereich von 6 mm und eine Druckspanne X2 in dem Eckbereich von 0,5 mm aufweist.
Vergleichsbeispiel 1
Der gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Urethan-Flächenkörper B wurde in eine vorgegebene Außengröße geschnitten, um ein elastisches Element B herzustellen.
Anschließend wurden das Trägerelement und das elastische Element B, das gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, mit einem doppelseitigen Band (Nr. 500, ein Produkt der Nitto Denko Corporation) mit einer Breite von 5 mm verklebt, wobei beide Elemente positioniert wurden, so dass ein Dichtungselement für Werkzeugmaschinen 10 mit der in 1A gezeigten Form hergestellt wurde.
Das elastische Element B wurde aber so gestaltet, dass es eine Druckspanne X1 im linearen Bereich von 0,7 mm und eine Druckspanne X2 im Eckbereich von 0,5 mm aufweist.
Am Eckbereich des elastischen Elements B wurde kein Einschnitt ausgebildet.
Vergleichsbeispiel 2
Eine Gleitdichtung (C-R-3S-R, ein Produkt der Bando Chemical Industries, Ltd.) mit einer Querschnittsform wie in 7B dargestellt, wurde als Dichtungselement für Werkzeugmaschinen zur Bewertung verwendet.
Bewertung
Die Dichtungselemente für Werkzeugmaschinen in Beispiel 1 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden zur Bewertung an einer Werkzeugmaschine (Schneidemaschine, ein Produkt der Firma TSUNE SEIKI CO., LTD.) angebracht. Hier wurde nach dem Befestigen des Dichtungselementes für Werkzeugmaschinen an einer Stelle eines winkelförmigen Gleitführungsbereichs mit einem Sägekopf eine Schneidemaschine unter nachstehenden Bedingungen angetrieben, um dann den Zustand des Dichtungselementes für Werkzeugmaschinen zu beobachten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Antriebsbedingungen für Schneidemaschine

Größe und Drehzahl des Sägeblattes:	Φ 400 mm, 100 U/min
Vorschubgeschwindigkeit des Sägekopfes:	25 mm/s
Rückzugsgeschwindigkeit des Sägekopfes:	200 mm/s
Zeit für Hin- und Herbewegung des Sägekopfes:	9,0 s

Beobachtungsbedingungen
Die Schneidemaschine wurde zu einem Zeitpunkt angehalten, an dem die Fahrstrecke des Dichtungselements für Werkzeugmaschinen einen Wert von 10 km, 15 km, 20 km, 30 km, 40 km, 50 km, 75 km, 100 km und 150 km besitzt, um das äußere Erscheinungsbild des Dichtungselements für Werkzeugmaschinen zu betrachten und eine Druckspanne zu messen.
Die Betrachtung des Dichtungselements für Werkzeugmaschinen von Vergleichsbeispiel 1 war nach 30 km beendet, und die Beobachtung des Dichtungselements für Werkzeugmaschinen von Vergleichsbeispiel 2 war bei 20 km beendet.
Aus den in Tabelle 1 dargestellten Ergebnissen wird deutlich, dass das Dichtungselement für Werkzeugmaschinen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung es ermöglicht, das Dichtungsvermögen über einen langen Zeitraum zu gewährleisten.
Bezugszeichenliste

10: Dichtungselement für Werkzeugmaschinen
11: Trägerelement
12: elastisches Element
12a: vorstehender Bereich
13: Klebschicht
14: Einschnitt
15: Schraubenloch
20: Befestigungsbereich
21: Schraube
22: Mutter
30: Dichtungselement für Werkzeugmaschinen
31: Trägerelement
32: elastisches Element
32a: vorstehender Bereich
34: Einschnitt
36: Durchgangsloch
40: Gegenelement
112: distaler Rand
112A: linearer Bereich
112B: Eckbereich
132A: linearer Bereich
132B: Eckbereich
L: Länge des Vorsprungs
X1: Druckspanne
X2: Druckspanne
X3: Druckspanne

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000042863 A [0007]

Claims

Dichtungselement für Werkzeugmaschinen, das ein plattenförmiges Trägerelement und ein plattenförmiges elastisches Element aufweist, wobei das elastische Element an der Werkzeugmaschine so zu befestigen ist, dass es zwischen einem Befestigungsbereich der Werkzeugmaschine und dem Trägerelement angeordnet wird, wobei das elastische Element nach seiner Montage in Gleitkontakt mit einer Gleitfläche der Werkzeugmaschine steht, wobei das elastische Element einen vorstehenden Bereich aufweist, der von einem Randbereich des Trägerelements in Richtung einer Seite der Gleitfläche der Werkzeugmaschine vorsteht und so konfiguriert ist, dass eine Oberflächenseite des vorstehenden Bereichs in Gleitkontakt mit der Gleitfläche der Werkzeugmaschine kommt, und wobei der vorstehende Bereich einen distalen Rand aufweist, der eine Mehrzahl von linearen Bereichen und einen Eckbereich, der zwischen zwei benachbarten linearen Bereichen von der Mehrzahl der linearen Bereichen angeordnet ist, aufweist und mit einem Einschnitt ausgebildet ist, der sich von dem Eckbereich in Richtung der Seite des Trägerelements erstreckt.
Dichtungselement für Werkzeugmaschinen nach Anspruch 1, wobei das elastische Element bevorzugt wärmehärtendes Polyurethan und ein µ-Wert-Verringerungsmittel aufweist.
Dichtungselement für Werkzeugmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vorstehende Bereich so ausgebildet ist, dass eine Druckspanne des linearen Bereichs 3 mm oder mehr beträgt.
Dichtungselement für Werkzeugmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorstehende Bereich mit einem Durchgangsloch ausgebildet ist, das zu einem Endbereich des Einschnitts an einer dem Eckbereich gegenüberliegenden Seite führt.