DE4132822A1 - Ferngesteuerte, frei schwenkbare spruehduese fuer eine werkzeugmaschine und dergleichen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitssprüh­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1, die in einer Werkzeugmaschine dazu dienen kann, Flüssigkeit auf eine gewünschte Stelle zu sprühen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine ferngesteuerte, frei schwenkbare Düse zum Sprühen von Flüssigkeit auf einen bestimmten Ort, zum Beispiel zum Kühlen einer Schneidvorrichtung und/oder eines bearbeiteten Werkstückes und zum Verringern der Reibung, so daß sich insbesondere bei einer spanabhebenden Bearbeitung ein hoher Wirkungsgrad ergibt.

Ein typisches Beispiel einer frei schwenkbaren Düse für eine Werkzeugmaschine ist in der JP-AS 2-553 U (japanische Gebrauchsmusteranmeldung 57-19 580) beschrieben. Wie in den Fig. 4 und 5 vereinfacht dargestellt ist, enthält diese schwenkbare Düse ein Gelenk, welches im wesentlichen aus einem Hauptkörper 35, einem sphärischen Bauteil 38, das drehbar im Hauptkörper 35 gelagert ist, und einer das Aus­ treten von Flüssigkeit verhindernde Dichtung 37, die zwischen dem Hauptkörper 35 und dem sphärischen Bauteil angeordnet ist, besteht. Der Hauptkörper 35 ist an einem Ende mit einem Montageteil 35a versehen, das in ein Gewindeloch eingeschraubt wird, das sich an einer gewünschten Stelle der betreffenden, nicht dargestellten, Werkzeugmaschine ein­ geschraubt ist. Das sphärische Bauteil 38 hat ein durch­ gehendes Loch, in dessen eines Ende ein kurzes Rohr 40 fest eingeschraubt ist, das zum Ausstoß von Flüssigkeit dient.

Bei dieser Konstruktion kann das Rohr 40 von Hand in eine gewünschte Stellung gedreht werden. Durch das in der ge­ wünschten Weise eingestellte Rohr 40 kann dann eine geeig­ nete Flüssigkeit, wie eine Schmier-, Wasch- oder Kühlflüssig­ keit auf eine gewünschte Stelle der Werkzeugmaschine ge­ sprüht werden. Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Düse stellt also eine von Hand einrichtbare Flüssigkeitssprüh­ düse dar. In einer Werkzeugmaschine sind gewöhnlich mehrere solcher Sprühdüsen an verschiedenen Stellen vorgesehen.

Da die oben beschriebene bekannte Sprühdüse für eine Ein­ stellung von Hand ausgebildet ist, wird ein menschlicher Eingriff benötigt, wenn die Orientierung der Düse geändert werden soll. Die Werkzeugmaschine muß daher jedesmal abge­ stellt werden, wenn die Richtung einer oder mehrerer solcher Düsen zu ändern ist, um eine Gefährdung der Bedienungsperson zu verhindern. Da außerdem gewöhnlich eine relativ große Anzahl solcher Düsen vorhanden sind, stellt die Einstellung der Orientierung der Düsen eine relativ zeitraubende Arbeit dar.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend vor allem die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Flüssigkeitssprüh­ vorrichtung anzugeben, deren Sprührichtung in weiten Grenzen und ohne Abstellen der zugehörigen Maschine, also ohne direkte menschliche Einwirkung, verstellt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Flüssigkeitssprühvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Flüssig­ keitssprühvorrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die vorliegende Flüssigkeitssprühvorrichtung enthält eine schwenkbare Düse, deren Orientierung ohne Unterbrechung des Betriebes der zugehörigen Werkzeugmaschine ferngesteuert eingestellt werden kann.

Die Flüssigkeitssprühvorrichtung gemäß der Erfindung enthält eine Düsenanordnung und eine Orientierungssteuereinheit, die funktionell mit der Düsenanordnung gekoppelt ist, um die Orientierung einer in der Düsenanordnung vorgesehenen Düse automatisch zu steuern. Die Düsenanordnung enthält einen Aufnahmeteil oder Hauptkörper, ein kugelförmiges,. d. h. kugel­ förmiges Teil, das drehbar im Hauptkörper gelagert ist, und ein Rohr, das an dem kugelförmigen Bauteil angebracht ist und fluidmäßig mit einem durchgehenden Loch im kugelförmigen Teil kommuniziert, welches wiederum mit einem Zuführungskanal, der im Hauptkörper vorgesehen ist, in Verbindung steht. Im Ergebnis kann also eine Flüssigkeit, wie ein Schmier- oder Kühlmittel dem Rohr von einem Vorrat oder einer Quelle durch den Zuführungskanal im Hauptkörper und das durchgehende Loch im kugelförmigen Bauteil zugeführt werden.

Die Orientierungssteuereinheit ist funktionsmäßig derart mit dem Düsenrohr gekoppelt, daß dieses in einem bestimmten Winkelbereich um das Zentrum des kugelförmigen Teils als Schwenkpunkt in eine beliebige Richtung geschwenkt werden kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält die Orien­ tierungssteuereinheit einen Arm oder Hebel, der funktions­ mäßig mit dem Düsenrohr über ein Kugelgelenk gekoppelt ist, eine erste Antriebsvorrichtung zum geradlinigen Bewegen des Hebels längs einer geraden Linie vorwärts und rückwärts, und eine zweite Antriebsvorrichtung zum Drehen des Hebels um einen vorgegebenen Punkt oder eine Achse, so daß das Düsen­ rohr in jede beliebige Richtung geschwenkt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden noch weitere Merk­ male und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:

Fig. 1 eine etwas vereinfachte, geschnittene Vorderansicht einer Flüssigkeitssprühvorrichtung gemäß einer Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung;

Fig. 3 eine vereinfachte Draufsicht auf die Einrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein vergrößerter Querschnitt eines Teiles einer Düsenanordnung der Einrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 und 6 Darstellungen einer typischen bekannten schwenkbaren Düse zum Versprühen einer Flüssigkeit, wie eines Schmiermittels für eine Werkzeugmaschine.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Flüssigkeitssprühvorrichtung enthält im wesentlichen zwei Hauptteile, nämlich eine Flüssigkeitssprühdüsenan­ ordnung 1, die in der rechten Seite der Fig. 1 dargestellt ist, und eine Orientierungssteuereinheit oder Verstellvor­ richtung, die auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellt ist und zur Einstellung der Orientierung einer Düse der Sprühdüsenanordnung dient.

Wie am deutlichsten aus Fig. 4 ersichtlich ist, enthält die Düsenanordnung einen hohlen Mutternkörper 1a, dessen äußere Form einer Sechskantmutter entspricht, und einen hohlen zylindrischen Teil 1b, der mit einem Außengewinde 1c ver­ sehen ist. In dem hohlen Körper 1a ist ein kugelförmiges Teil derart drehbar gelagert, daß es im Körper 1a innerhalb bestimmter Grenzen in eine beliebige Richtung gedreht werden kann. Das kugelförmige Teil 2 hat ein durchgehendes Loch 2a, das einen Fluidkanal bildet und einen mit einem Innengewinde versehenen Teil 2c aufweist, der sich vom einen Ende über eine gewisse Strecke des Loches 2a erstreckt.

Zwischen der Innenseite des hohlen Körpers 1a und der Außen­ seite des kugelförmigen Teiles 2c ist in der Nähe des hinteren Endes des kugelförmigen Teiles 2a ein elastisches Fluidabdichtungselement 3 angeordnet, zum Beispiel ein O- Ring, um das Austreten von Flüssigkeit zwischen dem kugel­ förmigen Teil 2 und dem hohlen Körper 1a auch dann zu ver­ hindern, wenn das kugelförmige Teil 2 im Körper 1a gedreht wird. Der hohle Körper 1a hat ein Vorderende, das nach innen eingedrückt oder eingebördelt ist und eine nach innen vorspringende Lippe 1d bildet, die das sphärische Teil 2 im Körper 1a hält, so daß es auch beim Drehen nicht aus dem Körper 1a herausfallen kann.

Wie Fig. 1 am besten zeigt, ist in das Innengewinde 2c des kugelförmigen Teiles 2 ein relativ langes Rohr 4 einge­ schraubt, so daß dieses Rohr 4 und das kugelförmige Teil 2 praktisch eine Einheit bilden. Auf dem Rohr 4 ist ein Kopplungsteil 5, wie ein Kugelgelenk, mittels einer Halterungsvorrichtung 6 befestigt. Durch diese Konstruktion kann das Rohr 4, welches als Düse der Düsenanrodnung 1 dient, innerhalb bestimmter Grenzen in jede beliebige Rich­ tung eingestellt werden, indem man es um einen Schwenkpunkt schwenkt, der im wesentlichen mit dem Zentrum des kugel­ förmigen Teiles 2 zusammenfällt.

Der zylindrische Teil lb der Düsenanordnung 1 ist ein Ge­ windeloch 9 in einem Trägervorsprung 8 eingeschraubt, der fest an einem Rahmen oder Gestell 7 angebracht ist. Das Gewindeloch 9 steht in Fluidverbindung mit zwei Flüssig­ keitszuführungsanschlüssen 10 und 11, die im Trägervorsprung 8 unterhalb des Gewindeloches 9 vorgesehen sind. Diese Anschlüsse 10 und 11 können dicht mit einer Flüssigkeitszu­ führungsvorrichtung gekoppelt werden. Man kann also irgend­ eine gewünschte Flüssigkeit, wie ein Schmiermittel, oder Waschwasser oder Kühlflüssigkeit, dem Rohr 4 von der Flüssig­ keitsquelle durch die Anschlüsse 10 und 11, den zylindrischen Teil 2b und das durchgehende Loch 2a zuführen.

An der Halterungsvorrichtung 6 ist ein Ende eines L-förmigen Armes 12 befestigt, dessen anderes Ende an einem freien Ende eines zylindrischen Übertragungsteiles 13 durch einen Schraubenbolzen 14 befestigt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der Verbindungspunkt zwischen dem L-förmigen Arme 12 und dem Übertragungsteil 13, d. h. der Ort des Bolzens 14, in der Höhe im wesentlichen der Mitte des kugelförmigen Teiles 12. Wie noch näher erläutert werden wird, kann sich also der horizontale Abschnitt des L-för­ migen Armes um die Längsachse des Übertragungsteiles 13 drehen, wenn das Übertragungsteil 13 um seine Längsachse gedreht wird, so daß dann das Rohr 4 in einer zur Zeichen­ ebene der Fig. 1 senkrechten Richtung schwenkt.

Das Übertragungsteil 13 ist länglich und sowohl drehbar als auch in Richtung seiner Längsachse beweglich durch ein Lagerteil 15 gehaltert. Das Übertragungsteil 13 ist zu­ mindest zum Teil hohl und an seiner Innenseite mit einem Innengewinde versehen. Die Länge dieses Gewindeteiles an der inneren Seite des Übertragungsteiles 13 bestimmt den maxi­ malen Hub des Übertragungsteiles 13 längs seiner Längsachse. In das Übertragungsteil 13 ist ein Antriebsteil 17, das ein Außengewinde aufweist, eingeschraubt. Das Antriebsteil 17 ist fest am Vorderende einer Motorwelle 16a eines Motors 16 mittels einer Schraube 18 befestigt. Das Übertragungsteil 13 erstreckt sich verschiebbar durch ein drehbares Teil 20, das durch zwei Drehlager 21a und 21b drehbar gelagert ist. An der Außenseite des Übertragungsteiles 13 ist ein Keil 19 befestigt, der in eine sich in Längsrichtung erstreckende Führungsnut 20a, die in der Innenfläche des drehbaren Teiles 20 gebildet ist, eingreift und längs dieser gleiten kann.

Das Übertragungsteil 13 und das drehbare Teil 20 drehen sich also miteinander und das Übertragungsteil 13 kann sich infolge des Eingriffes des Keiles 19 in die Führungsnut 20a longitudinal bezüglich des drehbaren Teiles 20 bewegen, dessen Position längs einer Längsachse fest ist. Wenn also der Motor 16 in Betrieb gesetzt wird und das Übertragungs­ teil 13 dreht, bewegt sich dieses je nach der Drehrichtung des Motors 16 infolge des Eingriffes der Gewinde des An­ triebsteiles 17 und des Übertragungsteiles 13 in der einen oder anderen Richtung längs der Längsachse und der L-förmige Arm 12 bewegt sich dabei horizontal, was zur Folge hat, daß das die Düse bildende Rohr 4 eine Schwenkbewegung in der Ebene der Fig. 1 in einem Winkelbereich Rxa + Rxb in der Zeichenebene der Fig. 1 um das Zentrum des sphärischen Teiles 2 als Schwenkzentrum ausführt.

Wie oben bereits kurz erwähnt wurde, ist das drehbare Teil 20 durch eine Drehlageranordnung 21, die zwei Drehlager 21a, 21b, z. B. Kugellager, drehbar gelagert. Am Umfang ist das drehbare Teil 20 mit einem Zahnkranz versehen, in den ein innen gezahnter endloser Riemen 22 eingreift. Der Zahnriemen 22 erstreckt sich außerdem um ein Antriebsteil 24, welches an einer Motorwelle 23a eines Motors 23 mittels eines Schraubenbolzens 25 befestigt und außen mit einer Zahnung versehen ist. Der Zahnriemen steht also auch im Eingriff mit dem Antriebsteil 24. Die Motorwelle 23a ist durch ein Dreh­ lager 26 drehbar gelagert, welches fest im Gestell 7 ange­ ordnet ist.

Wenn bei der oben beschriebenen Konstruktion der Motor 23 in Betrieb gesetzt wird, drehen sich das drehbare Teil 20 und das Antriebsteil 24, die durch den Zahnriemen 22 gekoppelt sind, in der gleichen Richtung. Das Übertragungsteil 13 wird durch den Eingriff des Keils 19 in die Führungsnut 20a veranlaßt, sich gleichsinnig mit dem drehbaren Teil 20 zu drehen. Das Rohr 24 wird dadurch um das Zentrum des kugel­ förmigen Teils 2 in einer Richtung senkrecht zur Zeichen­ ebene der Fig. 1 geschwenkt; der Schwenkbereich Ry = Rya + Ryb ist in Fig. 2 dargestellt.

Da das Rohr 4 durch den oberen und den unteren Motor 16 bzw. 23 in zwei zueinander senkrechten Richtungen geschwenkt werden kann, läßt es sich innerhalb der Grenzen Rx in der einen Richtung und Ry in der dazu senkrechten Richtung durch gleichzeitige Betätigung der beiden Motoren 16 und 23 be­ liebig einstellen. Mit anderen Worten kann ein Flüssigkeits­ strahl durch das Rohr 4 innerhalb der oben angegebenen Grenzen in beliebiger Richtung ausgestoßen werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist eine Steuerschaltung (nicht dargestellt), die einen Mikroprozessor oder dergleichen enthält, zur Steuerung des Betriebes der Motor 16 und 23 vorgesehen. Man kann in diesem Falle die Richtung des Rohres 4 gemäß einem Programm, das in der Steuerschaltung gespei­ chert ist, automatisch steuern und es ist daher während des Betriebes einer Werkzeugmaschine, die vorliegende Flüssig­ keitssprühvorrichtung enthält, kein menschlicher Eingriff erforderlich.

Claims (7)

1. Flüssigkeitssprühvorrichtung mit
einem länglichen Düsenrohr (4) ,
einer Halterungsvorrichtung zur schwenkbaren Halterung des Düsenrohres (4) an einem Rahmen (7) derart, daß das Rohr um einen bestimmten Schwenkpunkt (O) schwenkbar ist, der durch die Halterungsvorrichtung bestimmt wird; gekennzeichnet durch
eine mit dem Rohr (4) gekoppelte Verstellvorrichtung (5, 6, 12, 13), welche funktionsmäßig mit dem Rohr (4) gekoppelt ist, um dieses innerhalb vorgegebener Grenzen um den Schwenkpunkt (O) zu schwenken;
einer ersten Antriebsvorrichtung (16), die am Rahmen befestigt und mit der Verstellvorrichtung gekoppelt ist, um die Verstellvorrichtung in einer ersten Richtung hin- und herzubewegen, und
eine zweite Antriebsvorrichtung (23), die am Rahmen be­ festigt und funktionsmäßig mit der Verstellvorrichtung gekoppelt ist, um die Verstellvorrichtung in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung hin- und herzubewegen.

2. Flüssigkeitssprühvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsvorrichtung ein kugel­ förmiges Bauteil (2) enthält, das ein mit einem Kanal im Rohr (4) in Verbindung stehendes durchgehendes Loch aufweist, fest mit dem Rohr verbunden ist und schwenkbar in einem fest mit dem Rahmen (7) verbindbaren Aufnahmeteil (1) gelagert ist.

3. Flüssigkeitssprühvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtungsanordnung (3) zwischen dem kugelförmigen Teil (2) und dem Aufnahmeteil (1) angeordnet ist und daß das Aufnahmeteil (1) einen Strömungskanal (1b) aufweist, der mit dem durchgehenden Loch im kugelförmigen Teil (2) sowie einem Strömungskanal (10, 11) im Rahmen (7) in Verbindung steht.

4. Flüssigkeitssprühvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung einen mit dem Rohr (4) gekoppelten Arm (12) sowie ein längliches, hohles Übertragungsteil (13), an dem der Arm (12) befestigt ist, aufweist und daß das Übertragungsteil (13) funktionsmäßig mit der ersten und der zweiten Antriebsvorrichtung (16, 23) gekoppelt ist.

5. Flüssigkeitssprühvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebsvorrichtung einen ersten Motor (16) enthält, um das Übertragungsteil (14) geradlinig hin- und herzubewegen und dadurch das Rohr (4) in einer ersten Richtung in einem vorgegebenen ersten Winkel (Rx), um den Schwenkpunkt (O) hin- und herzuschwenken.

6. Flüssigkeitssprühvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (12) ein L-förmiges Bauteil ist, welches einen horizontalen Abschnitt hat, der mit dem Rohr (4) gekoppelt ist, und einen vertikalen Abschnitt, der an dem Übertragungsteil (13) befestigt ist, und daß die zweite Antriebsvorrichtung einen zweiten Motor (23) enthält, um das Übertragungsteil (13) um seine Längsachse zu drehen und dadurch das Rohr (4) um den Schwenkpunkt (O) in einer zweiten Richtung, die senkrecht zur ersten Richtung ist, in einem vorgegebenen zweiten Winkel (Ry) zu schwenken.

7. Flüssigkeitssprühvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Werkzeug­ maschine angeordnet ist.