JP2010533823A - 回転スピンドルのクーラント供給のための密封装置およびこの種の密封装置を有する工作機械 - Google Patents

Abstract

回転するスピンドルのクーラント供給のための密封装置は、第１のブラシ・シール４および第２のブラシ・シール５が、連続的に順にスピンドル２に配置されていることを特徴とする。これによって先行技術の技術的問題は回避され、改良された装置が利用可能となり、急速に回転する工具スピンドルへの信頼性の高いクーラント供給の密封が可能となり、突然の故障がなく、製造および据付において経済性がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部分による、回転スピンドルのクーラント供給のための密封装置（シーリング・デバイス）およびこの種の密封装置を有する工作機械に関する。

回転スピンドルに関連した冷却潤滑油の供給のために、いわゆる回転供給口が用いられ、それによりクーラントを急速に回転しているスピンドルシャフトに導入し、スピンドルシャフトを通して軸方向にクーラントを導き、そして、例えばツールまたは加工物など、スピンドルの反対端部でクーラントを導き出すことが可能となる。現在はセラミックかセラミック・シールディスクのスライド軸受リングがこれらのクーラント供給の封止（シーリング）のために用いられる。これらのセラミック・シールディスクは、動作中にかなり強い摩耗にさらされ、非常に高価であって、予期せず突然に故障することがありえる。この種の封止が故障すると、クーラントはスピンドルモータに浸透し、スピンドル全体の損失となりうる。

セラミック・シールディスクによる回転スピンドルの冷却潤滑油の供給のためのこの種の回転供給口は、例えば特許文献１または特許文献２により良く知られている。

ブラシ封止として実施されているスピンドル軸用の主要封止は特許文献３により知られているが、これは潤滑油の漏出およびほこり粒子の浸透に対する単純な封止としてだけとして用いられる。回転供給口のための封止としての機能はそこには述べられていない。

特開平９―１９６２６５号公報 独国特許出願公開第１０３４９９６８号明細書 国際公開第０３／０８１０９５号

従って、基礎となる本発明の目的は、クーラントがスピンドルを通して導かれうる、動作中回転するスピンドルを有する、動作上信頼性の高い工作機械を提供することである。特に本発明の目的は、急速に回転する工具スピンドルにクーラントを供給する信頼できる封止であって、突然の故障といった危険を減らし、かつ製造および据付において経済性の高いものを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する装置による本発明により達成される。本発明による工作機械は請求項８の要旨である。本発明の有利な実施例および更なる展開は従属請求項に記載されている。

本発明により、先行技術の技術的問題は回避され、信頼性の高い、急速に回転する工具スピンドルへ供給されるクーラントの封止であって、少なくとも突然の故障といった危険の少ない、かつ製造および据付において経済性の高い装置が入手可能となる。

回転スピンドルへのクーラント供給のための本発明の密封装置は、スピンドルに連続的に順に配列された第１のブラシ・シールおよび第２のブラシ・シールからなる。これにより第１室（チャンバ）が構成され、第１のブラシ・シールを通過するクーラントのわずかな量がここで集められる。全体としては、これは以前利用されたセラミック・シールにかわる経済的な信頼性の高い代替案を提供する。ここで、ブラシ・シールは、導電性あるいは非導電性材料で、金属または合成繊維の剛毛あるいはこれらの材料の組合せから構成できる。ここで、第１および第２のブラシ・シールを異なった材質とすると同様に、１つのブラシ・シール内においても材料を組合せることができる。

本発明の有利な実施例では、漏出クーラントの戻し装置が第１のブラシ・シールと第２のブラシ・シールとの間に設けられる。これにより、第１室において集められたクーラントが冷却回路に再び供給されうる。ブラシ・シールの摩耗については、室内または戻し流路終端の量の変動を観察することによって判別することができる。

本発明の有利な実施例では、第３のブラシ・シールが第１および第２のブラシ・シールに続いて設けられる。このブラシ・シールは第２室（チャンバ）を構成することとなり、第１または第２のブラシ・シールが摩耗したときここにクーラントが集められる。

本発明の有利な実施例では、漏出クーラントの第２の戻し装置が第２のブラシ・シールと第３のブラシ・シールとの間に設けられる。第１および第２のブラシ・シールが完全に機能していれば、第２の戻し装置に漏出はない。動作中第２のブラシ・シールの摩耗によるわずかな漏出があると、摩耗のためブラシ・シールを交換すべきかどうか、特にオペレータに信号が送られる。破損または破裂による突発故障はここでは起こらない。特にこの更なる展開では、スピンドルモータは２重の保護によって、クーラントの浸透から最適にあるいは非常によく保護されている。

本発明の有利な実施例では、シール摩耗を示すセンサがクーラント漏出の第２の戻し装置に設けられる。このセンサは、例えば、相応の表示または指示をもつ液位計測センサとして具体化されうる。

本発明の有利な実施例では、ブラシ・シールはケブラー（登録商標）でできている。ケブラー繊維のブラシ・シールは、腐食および耐熱性の点で、そして超低摩耗であるため、クーラントに対する封止に非常に適している。

本発明の有利な実施例では、スピンドルは工具スピンドルである。特にリボルバＣＮＣマシンの工具スピンドルはスピンドル数が多いため、低摩耗で経済性のある解決策は有益である。しかし、例えば旋盤、またはフライス盤のような単純なまたは単一工作機械のためにも、信頼性および保守容易性についての改良が達成される。

本発明の更なる改良手段は、図と本発明の好ましい例示の実施例の記載により、以下に更に詳細に説明される。

本発明の回転供給口の有利な実施例の概略図である。

図の概略断面図は本発明の回転供給口１の有利な実施例を示す。そこには、クーラント内腔３を有する工具スピンドルとして具体化されたスピンドル２が描かれており、図示されてはいない工具または被加工物に流れるクーラントが、右から左へ矢印により示されている。

スピンドル２は、鋳込材料できたスピンドル・ハウジング１４に、同心円状に保持される。図の右端のスピンドル２は、スピンドル・ハウジング１４の内周部にわたり配置され、チップ除去により加工された凹所のその中に収容された第１のブラシ・シール４と、そして第１のスペーサ・ブッシュ７により、そこから軸方向に離れて、間隔を置いて配置された第２のブラシ・シール５とを有する。このように、第１の環状の室９が、第１のブラシ・シール４と第２のブラシ・シール５との間に形成される。黄銅でできたスペーサ・ブッシュ７とスピンドル・ハウジング１４とを貫通する内腔として具体化された戻し流路１０は、図面の下端に位置する第１室９の端に設けられる。

第３のブラシ・シール６は第２のブラシ・シールに続き、その第３のブラシ・シールは第２のスペーサ・ブッシュ８により間隔を空けられる。またここでは、第２の環状の室１１が、第２のブラシ・シール５と第３のブラシ・シール６との間に形成される。スペーサ・ブッシュ８とスピンドル・ハウジング１４とを通る内腔として形成される戻し流路１２は、第２室１１の下端に設けられる。

ブラシ・シール４、５、６およびスペーサ・ブッシュ７、８からなる結合または組合せは、ハウジングの肩部に備えた固定環により保持される。

同心の補給または供給管１３を有する基本的に円形のケーシング・カバー１５は、スピンドル・ハウジング１４の右端に設けられる。そこで補給または供給管１３は、加圧クーラントのための圧力管路として具体化されている。

ここで、保持リングとして保持具またはマウントに配置されたブラシ・シールは剛毛でできている。ここで、剛毛はまっすぐかまたは傾けて配向されうる。剛毛は、例えば合成樹脂などの硬化材料により固定されうる。本例示の実施例において、ブラシ・シールは一直線に配向されたケブラー剛毛からなる。

動作中、クーラントは、補給または供給管１３中において、スピンドル・ハウジング１４に向かい右から左へ矢印の方向に流れる。ここで、クーラントは高圧の下に、本例示の実施例では１００バーの圧力の下にある。第１のブラシ・シール４は、わずかな漏出だけの全体の圧力降下を封止する。そのため、クーラントは基本的にスピンドル２のクーラント内腔３に流れ込む。

第１のブラシ・シール４と第２のブラシ・シール５との間の第１室９に集まる冷却液はマシン・ベンチの中へと戻るよう導かれる。

これに対して、通常運転では第２のブラシ・シール５と第３のブラシ・シール６との間の第２室１１から目立つ漏出は生じない。仮に目立つ漏出がここで起こる場合は、漏出量は相応する封止摩耗によりのみ増加するので、オペレータはシール交換の必要性を認識する。相応する漏出量の検出および表示は、図示されないセンサにより達成されうる。突然の封止の故障は、しかしながら、起こり得ない。

図示した実施例は、特に本発明の例示的な密封装置の部分図による、本発明の例示的な工作機械である。

この実施例において、本発明は上述の好適な例示の実施例に限定されない。むしろ、多くの変形が考えられ、それは請求項で、また基本的に異なる形の実施例でも示される解決策を利用するものである。

Claims (10)

1. 第１のブラシ・シール（４）と第２のブラシ・シール（５）とが、連続的に順にスピンドル（２）に配置される
   ことを特徴とする回転スピンドルのクーラント供給のための密封装置。
2. 漏出クーラントのための戻し装置（１０）が前記第１のブラシ・シール（４）と前記第２のブラシ・シール（５）との間に設けられた
   ことを特徴とする請求項１に記載のクーラント供給のための密封装置。
3. 第３のブラシ・シール（６）が前記第１のブラシ・シール（４）と前記第２のブラシ・シール（５）と順に設けられた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクーラント供給のための密封装置。
4. 漏出クーラントのための第２の戻し装置（１２）が前記第２のブラシ・シール（５）と前記第３のブラシ・シール（６）との間に設けられた
   ことを特徴とする請求項３に記載のクーラント供給のための密封装置。
5. シールの磨耗を検出するセンサが漏出クーラントのための前期第２の戻し装置（１２）に設けられた
   ことを特徴とする請求項４に記載のクーラント供給のための密封装置。
6. 前記ブラシ・シール（４、５、６）はケブラーである
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のクーラント供給のための密封装置。
7. 前記スピンドル（２）は工具スピンドルである
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のクーラント供給のための密封装置。
8. 前記請求項のいずれか１項による密封装置が、動作中に回転するスピンドル（２）のシーリングのために、スピンドル（２）と相対して運動する部品に、特に工作台に固定して設けられる
   ことを特徴とする、工作機械の動作中に回転する、回転可能に支持されたスピンドル（２）とクーラント供給装置とを有する工作機械であって、少なくとも１のクーラントのための流路を有する、当該スピンドル（２）を通して延びる流路装置を有する工作機械。
9. 前記密封装置は、少なくとも１のブラシ・シールを有し、好ましくは少なくとも１の更なる封止はラビリンスまたはスライド・リング封じである
   ことを特徴とする請求項８に記載の工作機械。
10. 外側に放射状に前記クーラントの給液のための供給装置が設けられており、該当する場合、外側に放射状に前記クーラントを戻すための２つの戻し装置が設けられている
    ことを特徴とする請求項８および９のいずれか１項に記載の工作機械。

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