DE8806862U1

DE8806862U1 - Drehdurchführung für Fluide, insbesondere für Werkzeugmaschinenspindeln

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Publication number: DE8806862U1
Application number: DE8806862U
Authority: DE
Original assignee: A Ott GmbH
Current assignee: A Ott GmbH
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1989-09-21

Description

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DrehdurchfQhrunq für Fluide, insbesondere für hlerkzeugmaachlnenaplndeln.

Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für Fluide, insbesondere für Iderkzeugmeschinenspindeln, mit einem feststehenden Gehäuse, mit einer darin drehbar gelagerten, einen axialen DurchfluBkanal aufweisenden, mit ihrem äuBeren Ende aus dem Behause herausragenden Hohlwelle, mit einem im Gehäuse koaxial zur Hohlwellenachse vorgesehenen ersten ZufluBkanal für eine Flüssigkeit und mit einer zwischen dem inneren Ende der Hohlwelle und dem ersten ZufluBkanal vorgesehenen Gleitringdichtung und mit einem ersten federbelaateten Sperrventil, mit welchem der DurchfluBkanal absperrbar ist.

Be" blerkzeugmaachinenapindeln ist häufig im Innern der hohlen Würkz^ugmaachinenspindeln eine Spanneinrichtung (Werkzeugspan^sr) vorgesehen. Diese Spanneinrichtung weist eine koaxial zur Spindelachse verlaufende Zugstange auf, deren vorderes Ende im Bereich der Werkzeugaufnahme mit einer am Werkzeug angreifenden Spannzange versehen ist. Das hintere Ende der Zugstange ist durch eine hydraulisch arbeitende, sogenannte LÜseeinheit hindurchgeführt, die zur Betätigung der Spanneinrichtung dient. Damit dem Werkzeug ein Kühlschmiermittel zugeführt werden kann, ist die Zugstange hohl auegebildet und ihr aus der Löseeinheit herausragended Ende ist mit der Hohlwelle der Drehdurchführung verbunden. Die DrehdurehfUhrung erlaubt die Zuführung dee Kühlechmiermittele von dem stillstehenden Gehäuse zu der rotierenden Zugstange. Beim Werkzeugwechsel d.h. beim Stilletand der Werkzeugmsschinenspindel kann anstelle von Kühlschmiermittel Luft zum Ausblasen der Werkzeugaufnahme durch die gleiche DrehdurehfUhrung und die Zugstange geleitet werden. Wenn immer nur mit Kühlschmiermittel gearbeitet wird, dann ergeben sich hierbei keine wesentlichen Nachteile. Wechseln sich aber NaB- und Trockenbeerbeltung miteinander ab, dann ist das Aueblasen

des Köhlechmiermittela aus der Drehdurchführung und der Zugstange bei jedem blerkzeugiuechsel äußerst störend. Die trockenzuhaltenden blerkstücke oder Meßwerkzeuge werden nämlich dabei mit Kühlschmiermittel benetzt. AuBerdem uiird der Bedienungsmann durch die Flüssigkeitsnebel belästigt. Hierbei ist zu berücksichtigen, daB auch bei fortdauernder Trockenbearbeitung, bei der dem Werkzeug kein Kühlschmiermittel zugeführt werden soll, trotzdem in der Drehdurchführung Kühlschmiermittel vorhanden sein muß, damit die

1D Gleitringdichtung geschmiert und die Reibungswärme abgeführt idird. Fehlt da? Kühlschmiermittel an der Gleitringdichtung, dann wird, insbesondere bei höheren Spindeldrehzahlen die Gleitringdichtung rasch zerstört. Es muß also auch bei Trockenbearbeitung nach jedem Werkzeugwechsel mit Ausblasen der Werkzeugaufnähme der Drehdurchführung mieder Kühlschmiermittel zugeführt werden. Damit dieses Kühlschmiermittel während der Trockenbearbeitung nicht zum Werkzeug gelangt, ist in der Zugstange oder der Hohlwelle ein federbelastetes Sperrventil eingebaut, welches während der Trockenbearbeitung, bei der der Drehdurchführung das Kühlschmiermittel mit geringerem Druck zugeführt wird, den Di:rch*luB-kanal in der Hohlwelle bzw. der hohlen Zugstange absperrt.

Drehdurchführungen für Fluide sind in den verschiedensten Ausführungen und für die verschiedensten Zwecke bekannt. Eine Drehdurchführung der eingangs beschriebenen Art, wie sie für den beschriebenen Zweck in Kombination mit blerkzeugmbschinenepindeln verwendet wird, ist beispielsweise in dem Katalog 825 D "DEUBLIN ROTATING UNIONS" der Firme Deublin GmbH, D-623B Hofheire-Kallau, Seiten 27 und 2&THgr; beschrieben.

Zur Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile, welche dee Hindurchleiten der zum Ausblasen erforderlichen Luft durch die hohle Zugstange mitsichbrlngt, ist auch bekannt, die Luft durch einen separaten Zuflußkanal, der in einem am hinteren Spindelende angeordneten, feststehenden Gehäuse vüryb'iShsn ist, in das hinters Bpindelenrie einzuleiten.

Die Luft durchströmt dann das Tellerfeder-Paket der Spanneinrichtung und gelangt schließlich durch Kanäle, die &rgr; parallel zur Spindelachse Im vorderen Teil der Uerkzeugmaschinenaplndel vorgesehen sind, zu der Ulerkzeugaufnähme (vergl. OE-A1 -3U 23 060). Diese Art der Luftführung zum Ausblaaen der lilerkzeugaufnähme hat ebenfalls Nachteile. Da die Luft in der Regel Wasserdampf enthält, verursacht sie ein Rosten der Tellerfedern. Di? zusätzlichen Löngsbohrungen in der Spindel erfordern einen zusätzlichen Herstellungsaufwand und erzeugen unter Umständen auch Unwucht. Außerdem ist die Unterbringung der Längsbohrungen bei dünnwandigen Spindeln, insbesondere im Lagerbereich nicht möglich. Schließlich besteht auch die Gefahr, daß das Kühlschmiermittel, welches uf.ker hohem Druck steht, im vorderen Bereich der Spindel in die für die Zuleitung der Luft vorgesehenen Kanäle und Bohrungen eindringt und über diese in das Luftvereorgungeaystem zurückfließt. Neben dem Zusammenbruch des Kühlschmiermitteldruckes hätte dies den weiteren Nachteil zur Folge, daß beim Ausblasen zuerst wieder das in die Luftkanäle und -bohrungen eingedrungene Kühlschmiermittel ausgebleeen werden würde und die trockenzuhaltenden blerkatUcke oder Meßwerkzeuge benetzen würde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

Drehdurchführung für Fluide, insbesondere für Werkzeugmaschinenspindeln, der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die es erlaubt, daß bei fortwährender Trockenbearbeitung beim Uierkzeugwechsel stets nur Luft durch die Hohlwelle und die hohle Zugstange in die lilerkzeugauf nähme geblasen wird und die wegen der Werwendung der hohlen Zugstange zur Luftzufuhr auch keine nachteiligen Längsbohrungen in der Spindel zur Luftzufuhr erfordert.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das erste, zur Gleitringdichtung hin fsdsrbelsst-ste Sperrventil in der Nähe des inneren Endes der Hohlwelle in

derem Durchflußkanal vorgesehen let, daß die Hohlwelle zujiechen dieeem ersten Sperrventil und Ihrem äußeren Ende In Ihrem Innerhalb des Gehäuses liegenden Teil mindestens eine Radialbohrung aufweist, daß die Hohlwelle Im Bereich der Radlalbahrung von einem mit der Hohlwelle rotierenden und gegenüber Ihr abgedichteten V/entilträger konzentrisch umgeben let, welcher eine mit der Radialbohrung kommunizierende radiale Durchflußbohrung mit einem darin angeüruMctsrT, rsdisl nach sljSsh fsdsrbslsststsn ztiieit-en Bperrventil aufweist und daß der Ventilkörper von einem im Gehäuse vorgesehenen Hohlraum umgeben iet, der selbst an einem zweiten im Gehäuse angeordneten Zuflußkanal für Gas (Luft) angeschlossen ist.

Bei der erfindungagemäßen Drehdurchführung kann also, genau wie bei der eingangs beschriebenen Drehdurchführung, die Hohlwelle bzw. die hohle Zugstange wechselweise zur Zufuhr von Kuhlschmiermitteln bzw. Luft verwendet werden. Durch die besondere, in der neuen Drehdurchführung vorgesehene Sperrventilanordnung wird jedoch sichergestellt, daß bei fortdauernder Trockenbearbeitung beim Werkzeugwechsel immer nur Luft durch die DrehdurchfUhrung, die Hohlwelle und die Zugstange geblasen wird. Diese Luft tritt durch den zweiten Zuluftkanal in den Hohlraum des Gehäuses ein, wobei unter dem Luftdruck das zweite Sperrventil geöffnet wird und die Luft dann durch die Radialbohrung in die Hohlwelle und durch die Zugstange zur blerkzeugaufnahme strömt. Gleichzeitig wird durch das erste Sperrventil der DurchlaBkanal in der Hohlwelle entgegen dem abgesenkten Kühlschmiermitteldruck gesperrt, so daß keinerlei Kühlschmiermittel in die Hohlwelle eintreten kann. Der Luftdruck verstärkt noch die Sperrwirkung des ersten Sperrventils. Da das erste Sperrventil in Stromungsrichtung des Kühlschmiermittels hinter der Gleitringdichtung angeordnet ist, wird sichergestellt, daß im Bereich der Gleitringdichtung stets Kühlschmiermittel vorhanden ist und dort sowohl schmierend als auch zur Abführung der

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Reibungswärme wirkt. Da bei der erfindungsgemößen DrehdurchfUhrung die Hohlwelle und die Zugstange wechselweise zur Zuführung von Luft bzw. Kühlschmiermittel verwendet werden, können auch aufwendige Längsbohrungen in der LJerkzeugmaBChinenspindel und die damit verbundenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere wird auch vermieden, daß Kühlschmiermittel aus dem Bereich der lüerkzeugaufnehme in das LuftversorgungBByetem eindringt. Soll bei der NaßbBäfueitüny dem uierkzEug tfühlsGhmisrrnittsl durch die hchls

1D Zugstange zugeführt werden, dann wird der Kühlschmiermitteldruck angehoben und das Kühlschmiermittel öffnet dann das erste Sperrventil. Das zweite Sperrventil verhindert, daß Kühlschmiermittel aus dem Uentilträger in den Hohlraum und das übrige Luftversorgungssyetem zurückfließt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung ist in folgendem anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungen beispieleB näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Axialschnitt der DrehdurchfUhrung.

In einem feststehenden Gehäuse 1 ist mittels der Kur«llager 2 die Hohlwelle 3 drehbar gelagert, deren äußeres Ende 3a aua dem Gehäuse herausragt. Die Hohlwelle 3 weist einen zentralen DurchfluBttanal k auf. Ihr äußeres Ende 3a steht mit der hohlen Zugstange 5 in Verbindung. Die hohle Zugstange 5 kann entweder fest mit dem äußeren Ende 3a verbunden sein oder auch axial hierin verschiebbar.

Das Gehiuse 1 weist ferriet- einen ersten ZufluBkanal 6 auf, der koaxial zur Hohlspindelachse A vorgesehen ist. Dieser Zuflußkanal 6 wird über die AnschluBbohrung 7 mit unter Druck stehendem Kuhlschmiermittel versorgt. Zwischen dem inneren Ende 3b der Hohlwelle 3 und dem ersten ZüfluB-kanal 6 ist eine Gleitringdichtung 8 vorgesehen, deren bekannter Aufbau nicht näh=r beschrieben wird. In der Nähe des inneren Endes Ib ist im DurchlaBkanal k ein erates

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federbelastetes Sperrventil 9 vorgesehen, deaten Feder 9a die Ventilkugel 9 oder einen aonetigen Ventilkörper in Richtung zur Gleitringdichtung &thgr; hin belaetet. In Strömungsrichtung dea KühlachmiermittelB hinter dem eraten Sperrventil 9 ist die Hohlujelle 3 von einem Ventilträger 10 umgeben, der gegenüber de? Hohlwelle 3 abgedichtet iat und außerdem mit dieaer rotiert. Dieaer Ventilträger 10 ist zueckmößig zwischen den beiden Kugellagern 2 angeordnet und üiird durch die Dietanzbüchsen 10a in seiner exialen

Lage gegenüber der Hohlwelle 3 gehalten. Im Bereich des

Ventilträgers 10 ist die Hohlwelle 3 mit einer Radialbof.-rung 11 versehen, die mit einem radialen Durchlaß 12 im Ventilträger 10 in Verbindung steht. In diesem radialen Durchlaß 12 ist ein zweites Sperrventil 13 vorgesehen, dessen Ventilkugel 13b durch die Ventilfeder 13a radial nach auasen belastet ist. Aue Herstellungs- und Montagegründen erstreckt sich die Durchlaßbohrung 12 diametral durch den ganzen Ventilträger hindurch und ist an ihrem, dem zweiten Sperrventil 13 gegenüberliegenden Ende durch einen Verschlußstopfen 1t» verachloasen. Dieser VerschluB-stopfen Ik bildet gleichzeitig auch einen Massenausgleich, wodurch Unwucht im Ventilträger 10 vermieden wird.

Im Bereich des Ventiltr8ger9 10 weist das Gehäuse 1 einen Hohlraum 15 auf, der den Ventilträger 10 konzentrisch umgibt und sn pinen parallel, zur Hohlspindelachse A verlaufenden zweiten ZufluBkanal 1^C angeschlossen ist. Diesem zweiten Zuflußkanal 16 kann über die zweite Anschiußbohrung 17 Druckluft zugeführt werden. Der Hohlraum 15 ist nach aussen durch zwischen den Distanzbüchsen 10a und dem Gehiuse 1 vorgesehene elastische Dichtungen 1&THgr; abgedichtet.

Bei der NaBbearbeitung wird unter hohem Druck stehendes Kühlschmiermittel durch die AnschluBbohrung 7 in das Gehäuse 1 eingeleitet. Durch den hohen Druck wird das erste federbelastete Sperrventil 9 geöffnet und das Kühl-

schmiermittel strömt durch den DurchlaBkanal k und die hohle Zugstange 5 zu dem nicht dargestellten Werkzeug. Das zweite Sperrventil 13 verhindert, daß Kühlschmiermittel aus der Hohlwelle 3 bzw. dem V/entilträger 10 in den Hohlraum 15 zurückströmt.

Zum Werkzeugwechsel wird der Druck des Kühlschmiermittels abgesenkt und die Ventilfeder schließt das erste Sperrventil 3. Zum Ausblasen der blerkzeugaufnähme uiird nunmehr

Druckluft über die zweite AnschluBbohrung 17 und den

zweiten Zuflußkanal IS zugeführt. Die Druckluft strömt in den Hohlraum 15 und öffnet das zweite Sperrventil 13. Sie strömt durch den radialen Durchflußkanal 12 und die Radialbohrung 11 in den Durchlaßkanal k und die Zugatange

5. Durch den Luftdruck uiird zunächst das noch in der Hohlwelle 3 und der Zugatange 5 vorhandene Kühlschmiermittel ausgeblaaen. Anschließend strömt nur noch Luft durch den Durchlaßkanal k und die Hohlwelle 5. Diese kann zum Ausblasen und Reinigen der Werkzeugaufnahme verwendet werden.

Nach dem erfolgten Werkzeugwechsel wird die weitere Druckluftzufuhr unterbrochen. Wenn bei einer anschließenden Trockenbearbeitung kein Kühlschmiermittel benötigt wird, dann ist trotzdem bei abgesenktem Kühlschmiermitteldruck im Bereich der Gleitringdichtung noch Kühlschmiermittel anwesend. Hierdurch ist di*> Schmierung der Gleitringdichtung &thgr; und deren Kühlung während der Rotation der Hohlwelle 3 sichergestellt. Bei hohen Drehzahlen kann die Kühlung und Schmierung der Gleitringdichtung noch dadurch verbessert werden, daß durch eine zusätzliche, in der deutschen Gebrauchemuateranmeldung G &THgr;&THgr; OU 0U5.3 beschriebene Einrichtung, das Kühlschmiermittel im Bereich der Gleitringdichtung in atUndiger Zirkulation gehalten wird. Das erste Sperrventil 9 verhindert, daß während der Trockenbearbeitung Kühlschmiermittel in den Durchlaßksnal U und die Zugstange 5 gelangt. Bei einem anschließenden Werkzeugwechsel wird erneut Druckluft durch den zweiten Zuflußkanal 16 und den rsdialen Durchflußkanal 11 in die

Hohlwelle 3 eingeleitet. Da jedoch vorher sämtliches
Kühlschmiermittel aus dem DurchfluBkanal k und der Zugstange 5 ausgeblasen war und wihrend der Trockenbearbeitung das erste Sperrventil 9 erneuten Eintritt von Kuhlschmiermittel in den DurchlaBkanal k verhindert hat, wird nunmehr beim Werkzeugwechsel nur noch Luft in die bierkzeugaufnahme ausgeblasen.

Il «II

Claims

•tv I &Igr;5··., &khgr; &khgr; Ansprüche

1. DrehdurchfQhrung for Fluide, insbesondere fur Uerkzougmaachinenapindeln, mit einem feststehenden Gehäuse, mit einer darin drehbar gelagerten, einen axialen DurchfluBkanal aufweisenden, mit ihrem MuBeren Ende aus dem Gehäuse herausragenden Hohlwelle, mit einem im Gehäuse koaxial zur Hohluellenachse vorgesehenen ersten ZufluBkanal für eine Flüssigkeit, mit einer zwischen dem inneren Ende der Hohlwelle und dem ersten ZufluBkanal vorgesehenen Gleitringdichtung und mit einem ersten federbelasteten Sperrventil, mit welchem der Durchf luBkanal absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daB das erste, zur Gleitringdichtung (8) hin federbelastete, Sperrventil (9) in der Nähe des inneren Endes (3b) der Hohlwelle (3) in derem DurchflußkanaKO vorgesehen ist, daB die Hohlwelle (3) zwischen Jiesem ersten Sperrventil (9) und ihrem äußeren Ende (3a) *n ihrem innerhalb des Gehäuses (1) liegenden Teil mindestens eine Radialbohrung (11) aufweist, daß die Hohlwelle (3) im Bereich der Radialbohrung 11 von einem mit der Hohlwelle (3) rotierenden und gegenüber ihr abgedichteten Ventilkörper (10) konzentrisch umgeben let, welcher eivte mit der Radialbohrung (11) kommunizierende radiale DurchfluBbohrung (12) mit einem darin angeordneten, radial nach außen federbelasteten zweiten Sperrventil (13) aufweist, und daß der Ventilkörper (10) von einem im Gehäuse (1) vorgesehenen Hohlraum (15) umgeben ist, der selbst an einem zweiten im Gehäuse (1) angeordneten Zuflußkanal (16) für Gas (Luft) angeschlossen ist.

2. Drehdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilträger (10) zwischen zwei Kugellagern (2) der Hohlwelle (3) angeordnet ist.

3. Drehdurchführung nach Anapruch 1, dadurch gekennzeichnet,- daß der zweite ZufluBkanal (16) im Gehiuse (1) parallel zur Hohluellenachse (A) angeordnet ist.

h. Drehdurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB der Hohlraum (15) nach außen durch zuiischsn der Hohluelle (3) bzui. am Uentilträger (10) vorgesehenen DistanzbQchsen (10a) und dem Gehäuse (1) angeordnete Dichtungsringe (IB) abgedichtet ist. 10