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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine mehrstufige Öldichtung, die geeignet ist
für einen
in einer Werkzeugmaschine verwendeten Antrieb, nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, und auf eine Werkzeugmaschine, bei der die Öldichtung
verwendet ist.
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2. Beschreibung des einschlägigen Stands
der Technik
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Im
Wellenabdichtungsteil verschiedener Maschinen wird allgemein eine Öldichtung
aus Gummi oder dergleichen verwendet, um das Auslaufen der eingeschlossenen
Flüssigkeit
oder das Eindringen von Fremdstoffen, beispielsweise einer Flüssigkeit oder
dergleichen, von außen
zu vermeiden.
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An
einer Werkzeugmaschine wird ein Werkstück mit einem Werkzeug spanend
bearbeitet, während
eine Schneidflüssigkeit
auf den bearbeiteten Bereich aufgespritzt wird, um ihn zu kühlen. Dementsprechend
neigt die Schneidflüssigkeit
dazu, in allen Richtungen weg zu sprühen und in das Innere der Werkzeugmaschine
einzudringen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird um die sich
drehende Welle oder dergleichen herum eine Öldichtung angeordnet, um die
Schneidflüssigkeit
von den inneren Bauteilen der Werkzeugmaschine fern zu halten.
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Als
Beispiel einer solchen Öldichtung
ist eine Rotations-Öldichtung
bekannt, wie sie als Stand der Technik in der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2002-139156 beschrieben ist, bei der mehrere Lippen
in mehreren Stufen zur engen Anlage an der Außenfläche einer drehbaren Welle entlang
der Achse der drehbaren Welle in einem Dichtungsbereich angeordnet
sind, der entlang der Außenfläche der
drehbaren Welle ausgebildet ist, um zum Zwecke einer verbesserten
Dichtungswirkung einen Druckwiderstand zu gewährleisten.
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Andererseits
sind in jüngerer
Zeit verschiedene Schneidflüssigkeiten
entwickelt worden, um die Zerspanungsleistung der Werkzeugmaschine
zu verbessern, und jeder Benutzer von Werkzeugmaschinen betreibt
die Zerspanung, indem er unter diesen Schneidflüssigkeiten die passendste verwendet. Deshalb
kann, abhängig
von den Bestandteilen der verwendeten Schneidflüssigkeit, eine chemische Veränderung
oder ein Quellen der Öldichtungslippe vorkommen,
was zu einer verminderten Dichtungswirkung oder einem Dichtungsversagen
führen
kann.
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Die
an einer Werkzeugmaschine zu verwendende Schneidflüssigkeit
kann vom Benutzer der Werkzeugmaschine nach Belieben ausgewählt werden
und kann deshalb vom Hersteller der Werkzeugmaschine nicht vorhergesagt
werden. Daraus ergibt sich das Problem, dass es schwierig ist, eine
Lippe für
eine Öldichtung,
die das Eindringen einer Schneidflüssigkeit verhindern soll, aus
einem Werkstoff herzustellen, der geeignet ist, das Nachlassen der
Dichtwirkung in Folge chemischer Veränderung oder Quellen für alle möglichen
Schneidflüssigkeiten zu
verhindern.
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US 6,293,558 beschreibt
eine mehrstufige Öldichtung
mit mehreren Lippen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Diese Öldichtung
wird von einem zu einer Befestigungsanordnung gehörigen Passteil
komplexer Bauweise mit mehreren Haltewänden zum Festhalten der verschiedenen
Dichtlippen gehalten. Wegen der komplexen Bauweise der mehrteiligen
Befestigungsanordnung ist die Herstellung der mehrstufigen Öldichtung
gemäß diesem Stand
der Technik schwierig und kostspielig.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ziel
der Erfindung ist es dementsprechend, eine leicht einbaubare mehrstufige Öldichtung
für einen
Werkzeugmaschinenantrieb zu schaffen, die das oben beschriebene
Problem überwinden
und die Dichtungswirkung gegen verschiedene Arten von Schneidflüssigkeiten
sicherstellen kann.
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Um
das genannte Ziel zu erreichen, schafft die Erfindung eine für einen
Werkzeugmaschinenantrieb geeignete mehrstufige Öldichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Die mehrstufige Öldichtung umfasst mehrere Lippen
in mehreren Stufen, die rings um eine sich axial erstreckende Motorwelle
der Werkzeugmaschine entlang deren Achse angeordnet ist, um innere
Bauteile des Antriebs vor Schneidflüssigkeit zu schützen, wobei
alle oder mindestens zwei der Lippen in den mehreren Stufen aus
unterschiedlichen Werkstoffen gestaltet sind.
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Bei
der beschriebenen mehrstufigen Öldichtung
für den
Werkzeugmaschinenantrieb sind die Lippen in mehreren Stufen vorzugsweise
lösbar
an einer Lippenbasis angebracht. Dabei kann mindestens eine der
Lippen mit der Lippenbasis einstückig
sein, und die übrigen
Lippen können
lösbar
an der Lippenbasis angebracht sein.
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Die
vorliegende Erfindung schafft auch einen Werkzeugmaschinenantrieb,
bei dem die oben beschriebene mehrstufige Öldichtung verwendet ist.
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Bei
der Gestaltung der mehrstufigen Öldichtung
für den
Werkzeugmaschinenantrieb gemäß der vorliegenden
Erfindung bieten die aus unterschiedlichen Werkstoffen gestalteten
Lippen unterschiedliche Dichtwirkungen gegen Schneidflüssigkeiten
unterschiedlicher Zusammensetzung, und somit wird die Dichtfunktion
gegenüber
Schneidflüssigkeiten unterschiedlicher
Art sichergestellt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben genannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden im Folgenden ausführlicher beschrieben aufgrund bevorzugter
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen
wird; darin ist:
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1 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines zu einem Werkzeugmaschinenantrieb gehörigen Wellendichtungsbereichs,
an dem eine mehrstufige Öldichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht ist;
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2A eine
Schnittansicht der mehrstufigen Öldichtung,
bei der die Lippen lösbar
an einer Lippenbasis gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angebracht sind; und
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2B eine
Schnittansicht der mehrstufigen Öldichtung,
bei der die Lippen an einer Lippenbasis gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung lösbar
angebracht sind.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
im Einzelnen beschrieben.
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1 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
eines Wellendichtungsbereichs einer Antriebswelle eines Werkzeugmaschinenantriebs
mit einer mehrstufigen Öldichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine
Antriebswelle zum Antreiben einer Hauptspindel oder einer Zugspindel
einer Werkzeugmaschine. Die Antriebswelle 1 ist in einem
Gehäuse 2 über ein
Lager 3 so abge stützt,
dass sie gegenüber
dem Gehäuse 2 drehbar
ist. Der vordere Endabschnitt der Antriebswelle 1 ragt
aus dem Gehäuse 2 in
einen Außenbereich
O hinein, wo eine Schneidflüssigkeit
in alle Richtung spritzt. An dem Ende des Gehäuses 2 ist eine mehrstufige Öldichtung 4 vorgesehen,
um einen ringförmigen
Spalt zwischen einer inneren Mantelfläche des Gehäuses 2 und einer äußeren Mantelfläche der
Antriebswelle 1 zu verschließen und innere Bauteile des
Antriebs vor Spänen
und der Schneidflüssigkeit
zu schützen,
die aus dem Schneidbereich O in alle Richtungen fliegen.
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Die
in 1 dargestellte mehrstufige Öldichtung 4 hat als
Bestandteile ein ringförmiges
Passteil 5 aus Eisen, eine Lippenbasis 6 aus einem
gummiähnlichen
elastischen Material und Lippen 7a, 7b, 7c aus
einem gummiähnlichen
elastischen Material, die in mehreren Stufen entlang der Achse der
Antriebswelle 1 nebeneinander angeordnet sind. In dieser Ausführungsform
sind die Lippen 7 in drei Stufen entlang der Achse der
Antriebswelle 1 ausgebildet. In der vorliegenden Beschreibung
werden die mehreren Stufen als erste Stufe bzw. zweite Stufe bzw.
dritte Stufe bezeichnet, in aufsteigender Reihenfolge in Richtung
zum Inneren M des Gehäuses 2,
entsprechend ihrem zunehmenden Abstand vom Bereich O, wo die Schneidflüssigkeit
in alle Richtungen spritzt. Das Passteil 5 hat einen rohrförmigen inneren Randabschnitt 5a,
einen Flanschabschnitt 5b, der sich von einem Ende des
inneren Randabschnitts 5a radial nach außen erstreckt,
und einen äußeren Randabschnitt 5c in
der Form einer Ringwand, die durch axiales Zurückfalten des äußeren Endes
des Flanschabschnitts 5b in Richtung zum Inneren M des Gehäuses gebildet
ist; die drei genannten Abschnitte sind miteinander einstückig. Der äußere Randabschnitt
5c des Passteils 5 liegt eng an der inneren Mantelfläche des
Gehäuses 2 an.
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Das
andere Ende (der dem Inneren M des Gehäuses 2 zugewandte
Endbereich) des inneren Randabschnitts 5a des Passteils 5 ist
mit einer rohrförmigen
Lippenbasis 6 entlang der äußeren Mantelfläche der
Antriebswelle 1 versehen. Die innere und die äußere Mantelfläche der
Lippenbasis fluchten mit der inneren bzw. der äußeren Mantelfläche des
inneren Randabschnitts 5a des Passteils 5. Die
Lippen 7a, 7b, 7c aus gummiähnlichem
elastischen Material sind in mehreren Stufen entlang der Achsrichtung
so angeordnet, dass sie an der äußeren Mantelfläche der
Antriebswelle 1 eng anliegen. Jede der Lippen 7a, 7b, 7c hat
einen Steg 8, der sich in Richtung zur Antriebswelle 1 von
der Lippenbasis 6 weg erstreckt, einen Lippenhauptabschnitt
(den eng anliegenden Abschnitt) 9, der einen winkelförmigen Querschnitt zum
engen Anliegen an der äußeren Mantelfläche der
Antriebswelle 1 hat und am vorderen Ende des Steges 1 angeordnet
ist. Zu den Lippen 7a, 7b, 7c gehört ferner
je eine Feder 10, die in den Lippenhauptabschnitt 9 an
dessen äußerer Mantelfläche eingelegt
ist, um eine Druckkraft auf den Lippenhauptabschnitt 9 auszuüben.
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Die
vorliegende Erfindung bezweckt, die Dichtungsfunktion gegen verschiedene
Schneidflüssigkeiten
sicherzustellen. Zu diesem Zweck sind mindestens zwei Lippen in
den mehreren Stufen aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen
geformt. Im Fall der 1 sind alle Lippen, beginnend
mit der Lippe 7a in der ersten Stufe bis zur Lippe 7c in
der dritten Stufe, aus voneinander verschiedenen Werkstoffen geformt.
Beispielsweise ist die Lippe 7a in der ersten Stufe aus
Acrylgummi, die Lippe 7b in der zweiten Stufe aus Silikongummi,
und die Lippe 7c in der dritten Stufe aus Fluorgummi geformt.
Außerdem ist
die Lippenbasis aus H-NBR (hydrierter Nitrilgummi) geformt. Da die
Lippen in den mehreren Stufen somit aus voneinander verschiedenen
Werkstoffen geformt sind, kann irgend eine der Lippen die Dichtungswirkung
gegen jede der Schneidflüssigkeiten verschiedener
Zusammensetzung liefern und somit das Eindringen von Gegenständen, gegen
die abgedichtet werden soll, verhindern. Somit wird die Dichtungsfunktion
gegenüber
verschiedenen Schneidflüssigkeiten
sichergestellt.
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Um
die Herstellung der mehrstufigen Öldichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zu erleichtern, ist jede der Lippen in den mehreren Stufen
vorzugsweise so ausgebildet, dass sie sich lösbar an der Lippenbasis 6 anbringen
lässt. 2A zeigt
eine Ausführungsform,
bei der alle Lippen in den mehreren Stufen lösbar an der Lippenbasis 6 angebracht sind.
Die Mittel, die eine lösbare
Anbringung an der Lippenbasis ermöglichen, sind Nuten (Vertiefung) 11, die
in die innere Mantelfläche
der Lippenbasis 6 eingearbeitet sind, und Vorsprünge (kovexer
Abschnitt) 12, die an der Wurzel jeder Lippe ausgebildet
sind. Das Zusammenpassen der Nuten 11 und der Vorsprünge 12 ermöglicht es,
die Lippen lösbar
an der Lippenbasis 6 anzubringen. Diese Gestaltung macht es
möglich,
die Lippen 7a, 7b, 7c als von der Lippenbasis 6 gesonderte
Teile herzustellen. Somit kann für jeden
einzelnen Teil ein unterschiedlicher Werkstoff verwendet werden,
und die Herstellung der Lippen wird vereinfacht. In 2A sind
die Werkstoffe der Lippen 7a, 7b, 7c voneinander
verschieden.
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2B zeigt
eine Ausführungsform,
bei der mindestens eine Lippe mit der Lippenbasis 6 einstückig ausgebildet
ist und die verbleibenden Lippen lösbar an der Lippenbasis 6 befestigt
sind. Gemäß der in 2B dargestellten
Ausführungsform
ist die Lippe 7a in der ersten Stufe mit der Lippenbasis 6 einstückig, während die
Lippe 7b in der zweiten Stufe und die Lippe 7c in
der dritten Stufe an der Lippenbasis 6 lösbar befestigt
sind. Die Mittel, die es ermöglichen,
die Lippen lösbar
an der Lippenbasis 6 zu befestigen, umfassen, ähnlich der
in 2A gezeigten Ausführungsform, Nuten 11 und
Vorsprünge 12,
die sich ineinanderfügen
lassen. Diese Gestaltung ermöglicht
es, mindestens eine Lippe mit der Lippenbasis einstückig herzustellen.
Als Alternative kann die Lippenbasis mit mehreren Lippen aus unterschiedlichen
Werkstoffen einstückig
hergestellt sein.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind die Lippen in den mehreren Stufen Seite an Seite entlang der
Achse der Antriebswelle 1 angeordnet, und alle Lippen sind
aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gestaltet. Für die Erfindung genügt es jedoch,
dass die Lippe in einer Stufe aus einem Werkstoff gestaltet ist,
das sich von denen der Lippen in anderen Stufen unterscheidet, und
eine Ausführungsform,
bei der die Lippen mindestens zwei der mehreren Stufen aus voneinander
unterschiedlichen Werkstoffen gestaltet sind, ist möglich.
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Während die
vorliegende Erfindung mit Bezug auf die in den beigefügten Zeichnungen
dargestellten Ausführungsformen
beschrieben worden ist, sind diese Ausführungsformen nur erläuternd,
jedoch nicht beschränkend.
Somit ist die Reichweite der vorliegenden Erfindung nur durch die
beigefügten
Ansprüche
begrenzt, und die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung können
abgewandelt oder verändert
werden, ohne dass der Schutzbereich der Ansprüche verlassen wird.