WO2006018394A1 - Gekühlte spindelvorrichtung und entsprechendes verfahren zu deren kühlung - Google Patents

Gekühlte spindelvorrichtung und entsprechendes verfahren zu deren kühlung Download PDF

Info

Publication number
WO2006018394A1
WO2006018394A1 PCT/EP2005/053846 EP2005053846W WO2006018394A1 WO 2006018394 A1 WO2006018394 A1 WO 2006018394A1 EP 2005053846 W EP2005053846 W EP 2005053846W WO 2006018394 A1 WO2006018394 A1 WO 2006018394A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling
shaft
spindle
housing
spindle device
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/053846
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Lang
Rudolf Walter
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2006018394A1 publication Critical patent/WO2006018394A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227—Heat sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00—Cooling of bearings
    • F16C37/007—Cooling of bearings of rolling bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator

Definitions

  • the present invention relates to a spindle device having a shaft device and a cooling device, which has at least one first cooling section, against which the shaft device is rotatably mounted. Moreover, the present invention relates to a method for cooling a spindle device by dissipating heat loss from a shaft device of the spindle head device.
  • the heating of the bearing of motor spindles is mainly effected by the loss or waste heat of the motor, which is usually arranged between two bearing points.
  • the An ⁇ part of the self-heating of the storage is many times smaller than the loss or waste heat of the engine. For this reason, not only the stator of the motor, but also the front and / or rear bearing point is very often cooled via the housing in order not to overload the bearing thermally or, in particular, to increase its service life in the case of grease lubrication.
  • FIG. 1 Such a known spindle head cooling is shown in FIG.
  • a shaft 3 is rotatably mounted in a housing 2 of the spindle 1.
  • the storage takes place in the region of the spindle head 4 and of the spindle base 5 in each case by rolling bearings 6.
  • an electric motor 7 is arranged, which drives the shaft 3 directly.
  • the housing 2 extends in the region of the spindle head 4 extending in the circumferential direction of the coolant channel 8. With him the spindle head, in particular the spindle head housing, cooled ge.
  • the shaft 3 and housing 2 During operation of the spindle there is a temperature difference between shaft 3 and housing 2, the shaft being warmer than the housing, which negatively influences the performance of bearings 6.
  • the temperature difference reduces the radial clearance of the rolling bearings used, such as angular contact ball bearings, deep groove ball bearings and cylindrical roller bearings. In order to prevent a distortion of the bearing, which would result in the total failure of the bearing, this radial clearance reduction must be taken into account or kept in mind during the design.
  • the temperature difference is increased ver ⁇ , which favors the risk of radial strain.
  • the object of the present invention is therefore to improve the storage of a spindle especially with regard to the auftre ⁇ border temperature fluctuations.
  • a spindle device having a shaft device and a cooling device with at least one first cooling section, against which the shaft device is rotatably mounted, wherein the cooling device has a convection gap from the first cooling section to the shaft device via which targeted a significant part of heat loss from the Welleneinrich ⁇ device is deductible.
  • the invention provides a method for cooling a spindle device by dissipating heat loss from a shaft device of the spindle device, wherein the dissipation of the heat loss is essentially by convection via a convection to the Welleneinrich ⁇ device.
  • the cooling device of the shaft can be removed by the cooling device of the shaft, so that the temperature difference between the shaft and the housing is reduced by the invention, a wesent ⁇ Lich higher proportion of waste heat.
  • the increase in the fatigue life due to lower temperatures the increase in stiffness in the radial direction by using bearings with smaller pressure angles or bearings with less play, results in a more stable behavior of the bearings with regard to their stiffness properties due to lower pressure angle changes due to reduced fluctuations in the temperature difference between the inner ring and the outer ring as well as a smaller increase in the length of the shaft.
  • This reduced growth in length has an immediate effect on the tool tip, so that higher machining qualities of a workpiece can be achieved.
  • the temperature-induced wave growth can be almost eliminated.
  • the spindle device according to the invention has a housing in or on which the first cooling section of the cooling device is fixedly arranged. This results in a heat transfer of the shaft via the convection gap to the housing, which under certain circumstances is actively cooled.
  • the first cooling portion of the spindle device may be formed as a ring which is rotatably connected to the housing and which is in communication with a coolant circuit.
  • the ring can also be integrally connected to the housing and the coolant circuit in the ring run. In any case, this creates a suitable heat sink which cools the shaft to a sufficient extent.
  • a second cooling section of the cooling device can be formed as a ring, which is mounted on a shaft of Welleneinrich ⁇ device or integrally connected thereto, wherein the first and the second cooling section are arranged concentrically to each other, so that between them the convection is formed. It proves to be particularly advantageous if the first and second cooling section between two Lager ⁇ devices which support the shaft device rotatably, aus ⁇ are formed, wherein the convection gap is substantially smaller than the radial dimension of a bearing of the Lagereinrich ⁇ obligations. In this constellation, the shaft is cooled equally in the two areas of the storage facilities.
  • the cooling device for cooling the shaft device can furthermore be arranged in the spindle head region (working side) of the spindle device. Irrespective of this, a corresponding cooling device can also be arranged on the opposite side.
  • the cooling device can comprise a coolant circuit whose throughput can be changed with a metering element.
  • a grub screw can be used as the metering element with which the flow in a cooling channel is varied. In this way, the temperature of the shaft or the temperature difference between shaft and housing can be set in a very defined manner.
  • a cooling system according to the invention is shown schematically in the partial cross-sectional sketch of FIG.
  • the shaft 3 is rotatably supported by two roller bearings 6 in the housing 2.
  • Zwi ⁇ tween the two rolling bearings 6 is located on the shaft 3, an inner annular sleeve 9, which holds the two inner rings of the bearing at the desired distance.
  • the distance between the inner ring sleeve 9 and the outer ring sleeve 10 is selected as small as possible and serves as a convection gap 11.
  • a cooling channel 12 which extends in the present example into a recess of the outer ring sleeve 10.
  • a coolant inlet 13 is located at the end of a radially outwardly leading portion of the cooling channel 12.
  • the cross section of the cooling channel can be changed ver ⁇ by a grub screw 14 for metering the coolant flow.
  • the coolant flowing through the coolant channel 12 not only the housing 2 but also the outer ring sleeve 10 is cooled. It thus forms a heat sink for the inner ring sleeve 9, which releases heat to the outer ring sleeve 10 by convection via the low convection gap 11.
  • the inner ring sleeve 9 in turn cools the shaft 3 by heat conduction.
  • the heat flow through the inner ring sleeve 9 and the outer ring sleeve 10 is significantly greater than over the two bearings 6.
  • the coolant flow which cools the outer ring sleeve 10 can be influenced. It may be necessary to meter the coolant flow through the screw 14 such that a certain operating temperature of the outer ring sleeve 10, the inner ring sleeve 9 or the shaft 3 is not exceeded.
  • the degree of metering also depends on the entire cooling system of the spindle 1, in which thedeka ⁇ channel 12 can be integrated.
  • the inner ring sleeve 9 and the outer ring sleeve 10 are to be dimensioned in their width such that the heat convection current between the two components sufficiently cools the shaft 3.
  • a cooling channel extends only through the housing 2 and does not extend into the outer annular sleeve 10 as in FIG. 2
  • the heat flow from the shaft 3 extends via the inner annular sleeve 9, the outer annular sleeve 10 into the housing 2 and from there into a cooling channel.
  • a further alternative embodiment is that a cooling of the shaft is provided outside the housing 2.
  • This cooling can also be sufficient to keep the temperature difference between shaft and housing so low that the grease service life can be increased and an increase in rigidity in the radial direction can be achieved by using bearings with smaller pressure angles or bearings with less play , Otherwise, this can also be achieved by the above-mentioned embodiments.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Abstract

Die Steifigkeit von Lagern von Motorspindeln für Werkzeugmaschinen soll erhöht werden. Hierzu ist eine Kühleinrichtung vorgesehen, die einen Kühlabschnitt (10) aufweist. Von diesem Kühlabschnitt (10) ist eine zu kühlende Welle (3) über einen geringen Konvektionsspalt (11) beabstandet. Durch Konvektion kann die Abwärme der Welle (3) von dem Kühlabschnitt (10), der als Wärmesenke dient, aufgenommen werden. Die Kühlung der Welle bewirkt ein stabileres Verhalten der Lager in Bezug auf ihre Steifigkeitseigenschaften aufgrund geringerer Druckwinkelveränderungen. Darüber hinaus lässt sich dadurch auch eine Erhöhung der Fettgebrauchsdauer erreichen.

Description

Beschreibung
GEKÜHLTE SPINDELVORRICHTUNG XMD ENTSPRECHENDES VERFAHREN ZU DEREN KÜHLUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spindelvorrichtung mit einer Welleneinrichtung und einer Kühleinrichtung, die zumindest einen ersten Kühlabschnitt aufweist, gegenüber dem die Welleneinrichtung drehbar gelagert ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Kühlen einer Spindelvorrichtung durch Abführen von Verlustwärme von einer Welleneinrichtung der SpindelkopfVorrichtung.
Die Erwärmung der Lagerung von Motorspindeln erfolgt haupt¬ sächlich durch die Verlust- bzw. Abwärme des Motors, der in der Regel zwischen zwei Lagerstellen angeordnet ist. Der An¬ teil der Eigenerwärmung der Lagerung ist um ein Vielfaches kleiner als die Verlust- bzw. Abwärme des Motors. Aus diesem Grund wird sehr häufig nicht nur der Stator des Motors, son¬ dern auch die vordere und/oder hintere Lagerstelle über das Gehäuse gekühlt, um die Lagerung thermisch nicht zu überlas¬ ten bzw. insbesondere bei Fettschmierung ihre Gebrauchsdauer zu erhöhen.
Eine derartige, bekannte Spindelkopfkühlung ist in FIG 1 dar¬ gestellt. In einem Gehäuse 2 der Spindel 1 ist eine Welle 3 drehbar gelagert. Die Lagerung erfolgt im Bereich des Spin¬ delkopfs 4 und des Spindelfußes 5 jeweils durch Wälzlager 6. Dazwischen ist ein Elektromotor 7 angeordnet, der die Welle 3 direkt antreibt.
Im Gehäuse 2 verläuft im Bereich des Spindelkopfs 4 ein in Umfangsrichtung verlaufender Kühlmittelkanal 8. Mit ihm wird der Spindelkopf, insbesondere das Spindelkopfgehäuse, ge¬ kühlt. Bei Betrieb der Spindel liegt ein Temperaturunterschied zwi¬ schen Welle 3 und Gehäuse 2, wobei die Welle wärmer als das Gehäuse ist, vor, der die Leistungsfähigkeit der Lager 6 ne¬ gativ beeinflusst. Der Temperaturunterschied verringert die Radialluft der eingesetzten Wälzlager, wie z.B. Schrägkugel¬ lager, Rillenkugellager und Zylinderrollenlager. Um einer Verspannung der Lagerung vorzubeugen, was den Totalausfall der Lagerung zur Folge hätte, muss diese Radialluftverringe¬ rung bei der Auslegung berücksichtigt bzw. vorgehalten wer¬ den.
Durch die Kühlung des Gehäuses 2 zur Reduzierung des Wärme¬ eintrags durch den Motor wird der Temperaturunterschied ver¬ größert, was die Gefahr der radialen Verspannung begünstigt.
Der auftretende Wärmeunterschied zwischen Welle und Gehäuse und die damit verbundene Änderung der Lagersteifigkeitscha- rakteristiken wurde bislang häufig in Kauf genommen. Dabei wurden Schrägkugellager mit größeren Druckwinkeln und damit geringerer radialer Steifigkeit eingesetzt. Auf der anderen Seite wurde bei Einsatz von Rillenkugellagern oder Zylinder¬ rollenlagern ein vergrößertes Spiel zu Beginn des Betriebs akzeptiert, was sich in der Regel negativ auf das Schwin¬ gungsverhalten der Spindel auswirkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Lagerung einer Spindel speziell hinsichtlich der auftre¬ tenden Temperaturschwankungen zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Spindel¬ vorrichtung mit einer Welleneinrichtung und einer Kühlein¬ richtung mit zumindest einem ersten Kühlabschnitt, gegenüber dem die Welleneinrichtung drehbar gelagert ist, wobei die Kühleinrichtung einen Konvektionsspalt von dem ersten Kühlab¬ schnitt zu der Welleneinrichtung aufweist, über den gezielt ein wesentlicher Teil an Verlustwärme von der Welleneinrich¬ tung abführbar ist. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Verfahren zum Kühlen einer Spindelvorrichtung durch Abführen von Ver¬ lustwärme von einer Welleneinrichtung der Spindelvorrichtung, wobei das Abführen der Verlustwärme im Wesentlichen durch Konvektion über einen Konvektionsspalt zu der Welleneinrich¬ tung erfolgt.
In vorteilhafter Weise kann durch die Erfindung ein wesent¬ lich höherer Anteil an Abwärme durch die Kühleinrichtung von der Welle abgeführt werden, so dass der Temperaturunterschied zwischen Welle und Gehäuse reduziert ist. Dabei ergeben sich als spezielle Vorteile die Erhöhung der Fettgebrauchsdauer durch niedrigere Temperaturen, die Steifigkeitserhöhung in radialer Richtung durch Verwendung von Lagern mit kleineren Druckwinkeln oder von Lagern mit weniger Spiel, ein stabile¬ res Verhalten der Lager in Bezug auf ihre Steifigkeitseigen- schaften aufgrund geringerer Druckwinkelveränderungen durch reduzierte Schwankungen im Temperaturunterschied zwischen In¬ nenring und Außenring sowie ein geringeres Längenwachstum der Welle. Dieses verringerte Längenwachstum wirkt sich unmittel¬ bar auf die Werkzeugspitze aus, so dass höhere Bearbeitungs¬ qualitäten eines Werkstücks erzielt werden können. Im Ideal¬ fall kann das temperaturbedingte Wellenwachstum nahezu elimi¬ niert werden.
Vorzugsweise besitzt die erfindungsgemäße Spindelvorrichtung ein Gehäuse, in oder an dem der erste Kühlabschnitt der Kühl¬ einrichtung fest angeordnet ist. Damit erfolgt eine Wärme¬ übertragung der Welle über den Konvektionsspalt zum Gehäuse, das unter Umständen aktiv gekühlt wird.
Der erste Kühlabschnitt der Spindelvorrichtung kann als Ring ausgebildet sein, der mit dem Gehäuse drehfest verbunden ist und der mit einem Kühlmittelkreislauf in Verbindung steht. Selbstverständlich kann der Ring auch einteilig mit dem Ge¬ häuse verbunden sein und der Kühlmittelkreislauf in dem Ring verlaufen. In jedem Fall wird hierdurch eine geeignete Wärme¬ senke geschaffen, die die Welle in ausreichendem Maße kühlt.
Ferner kann ein zweiter Kühlabschnitt der Kühleinrichtung als Ring ausgebildet sein, der auf eine Welle der Welleneinrich¬ tung montiert oder mit ihr einteilig verbunden ist, wobei der erste und der zweite Kühlabschnitt konzentrisch zueinander angeordnet sind, so dass zwischen ihnen der Konvektionsspalt ausgebildet ist. Dabei erweist es sich als besonders günstig, wenn der erste und zweite Kühlabschnitt zwischen zwei Lager¬ einrichtungen, die die Welleneinrichtung drehbar lagern, aus¬ gebildet sind, wobei der Konvektionsspalt wesentlich geringer ist als die radiale Abmessung eines Lagers der Lagereinrich¬ tungen. Bei dieser Konstellation wird die Welle in den beiden Bereichen der Lagereinrichtungen jeweils gleich gekühlt.
Die Kühleinrichtung zum Kühlen der Welleneinrichtung kann ferner im Spindelkopfbereich (Arbeitsseite) der Spindelvor¬ richtung angeordnet sein. Unabhängig davon kann eine entspre¬ chende Kühleinrichtung auch auf der Gegenseite angeordnet sein.
Wie bereits angedeutet kann die Kühleinrichtung einen Kühl¬ mittelkreislauf umfassen, dessen Durchsatz mit einem Dosier¬ element veränderbar ist. Als Dosierelement kann beispielswei¬ se eine Madenschraube verwendet werden, mit der der Durch- fluss in einem Kühlkanal variiert wird. Auf diese Weise lässt sich sehr definiert die Temperatur der Welle bzw. der Tempe¬ raturunterschied zwischen Welle und Gehäuse einstellen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
FIG 1 eine Spindel im aufgeschnittenen Zustand gemäß dem
Stand der Technik und FIG 2 einen Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Spindelkopf. Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin¬ dung dar.
Ein erfindungsgemäßes Kühlsystem ist in der Teilquerschnitts¬ skizze von FIG 2 schemenhaft dargestellt. Die Welle 3 ist über zwei Wälzlager 6 in dem Gehäuse 2 drehbar gelagert. Zwi¬ schen den beiden Wälzlagern 6 befindet sich auf der Welle 3 eine Innenringhülse 9, die die beiden Innenringe der Lager im gewünschten Abstand hält. In einem geringen radialen Abstand oberhalb der Innenringhülse 9 befindet sich eine Außenring¬ hülse 10, die am Innenumfang des Gehäuses 2 befestigt ist. Der Abstand zwischen der Innenringhülse 9 und der Außenring¬ hülse 10 ist so gering wie möglich gewählt und dient als Kon- vektionsspalt 11.
Durch das Gehäuse 2 verläuft ein Kühlkanal 12, der sich im vorliegenden Beispiel bis in eine Vertiefung der Außenring¬ hülse 10 erstreckt. Ein Kühlmitteleintritt 13 befindet sich am Ende eines radial nach außen führenden Abschnitts des Kühlkanals 12. Der Querschnitt des Kühlkanals kann durch eine Madenschraube 14 zur Dosierung des Kühlmitteldurchstroms ver¬ ändert werden.
Mit dem durch den Kühlmittelkanal 12 strömenden Kühlmittel wird nicht nur das Gehäuse 2 sondern auch die Außenringhülse 10 gekühlt. Sie bildet somit eine Wärmesenke für die Innen¬ ringhülse 9, die durch Konvektion über den geringen Konvekti- onsspalt 11 Wärme an die Außenringhülse 10 abgibt. Die Innen¬ ringhülse 9 kühlt ihrerseits die Welle 3 durch Wärmeleitung. Der Wärmestrom über die Innenringhülse 9 und die Außenring¬ hülse 10 ist dabei deutlich größer als über die beiden Lager 6. Somit kann eine effiziente Kühlung der Welle 3 und der La¬ gerinnenringe erzielt werden, was zu einer Reduzierung des angesprochenen Temperaturunterschieds führt. Dabei kann, wie ebenfalls bereits angesprochen wurde, die Temperatur unter Umständen in der Welle soweit reduziert werden, dass nahezu kein Wellenwachstum zu verzeichnen ist.
Mit Hilfe der Madenschraube 14 kann der Kühlmittelstrom, der die Außenringhülse 10 kühlt, beeinflusst werden. Dabei kann es notwendig sein, den Kühlmittelstrom durch die Schraube 14 derart zu dosieren, dass eine gewisse Betriebstemperatur der Außenringhülse 10, der Innenringhülse 9 oder der Welle 3 nicht unterschritten wird. Das Maß der Dosierung hängt auch vom gesamten Kühlsystem der Spindel 1 ab, in das der Kühlka¬ nal 12 integriert sein kann.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann auf den Kühlkanal 12 verzichtet sein. Dann ist die Innenringhülse 9 und die Au¬ ßenringhülse 10 in ihrer Breite derart zu dimensionieren, dass der Wärmekonvektionsstrom zwischen beiden Komponenten die Welle 3 ausreichend kühlt. Bei einer Mischlösung, bei der ein Kühlkanal nur durch das Gehäuse 2 verläuft, und nicht wie in FIG 2 bis in die Außenringhülse 10 reicht, verläuft der Wärmestrom von der Welle 3 über die Innenringhülse 9, die Au¬ ßenringhülse 10 in das Gehäuse 2 und von dort in einen Kühl¬ kanal.
Eine weitere alternative Ausführungsform besteht darin, dass eine Kühlung der Welle außerhalb des Gehäuses 2 vorgesehen ist. Auch diese Kühlung kann ausreichen, um den Temperaturun¬ terschied zwischen Welle und Gehäuse so gering zu halten, dass die Fettgebrauchsdauer erhöht und eine Steifigkeitserhö- hung in radialer Richtung durch Verwendung von Lagern mit kleineren Druckwinkeln oder von Lagern mit weniger Spiel er¬ reicht werden kann. Ansonsten lässt sich dies auch durch die oben genannten Ausführungsformen erreichen. Darüber hinaus ist durch sämtliche Ausführungsformen auch ein stabileres Verhalten der Lager in Bezug auf ihre Steifigkeitseigenschaf- ten aufgrund geringerer Druckwinkelveränderungen durch redu¬ zierte Schwankungen im Temperaturunterschied zwischen Innen- ring und Außenring sowie ein geringeres Längenwachstum der Welle zu erzielen.

Claims

Patentansprüche
1. Spindelvorrichtung mit einer Welleneinrichtung (3) und einer Kühleinrichtung (9 bis 13) mit zumindest einem ers¬ ten Kühlabschnitt (10), gegenüber dem die Welleneinrich¬ tung (3) drehbar gelagert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kühleinrichtung (9 bis 13) einen Konvektionsspalt (11) von dem ersten Kühlabschnitt (10) zu der Wellenein¬ richtung (3) aufweist, über den gezielt ein wesentlicher Teil an Verlustwärme von der Welleneinrichtung (3) ab¬ führbar ist.
2. Spindelvorrichtung nach Anspruch 1, die ein Gehäuse (2) aufweist, wobei der erste Kühlabschnitt (10) der Kühleinrich¬ tung in oder an dem Gehäuse (2) fest angeordnet ist.
3. Spindelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Kühlabschnitt (10) als Ring ausgebildet ist, der mit dem Ge¬ häuse (2) drehfest verbunden ist und der mit einem Kühlmit¬ telkreislauf in Verbindung steht.
4. Spindelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei ein zweiter Kühlabschnitt (9) der Kühleinrichtung (9 bis 13) als Ring ausgebildet ist, der auf eine Welle der
Welleneinrichtung (3) montiert oder mit ihr einteilig verbun¬ den ist, und wobei der erste und der zweite Kühlabschnitt (9, 10) konzentrisch zueinander angeordnet sind, so dass zwischen ihnen der Konvektionsspalt (11) ausgebildet ist.
5. Spindelvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der erste und zweite Kühlabschnitt (9, 10) zwischen zwei Lagereinrichtungen (6), die die Welleneinrichtung drehbar lagern, ausgebildet sind, und wobei der Konvektionsspalt (11) wesentlich geringer ist als die radiale Abmessung eines Lagers der Lagereinrich¬ tung (6) .
6. Spindelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei die Kühleinrichtung (9 bis 13) zum Kühlen der Wel¬ leneinrichtung (3) im Spindelkopfbereich (4) der Spindelvor¬ richtung angeordnet ist.
7. Spindelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei die Kühleinrichtung (9 bis 13) einen Kühlmittel¬ kreislauf umfasst, dessen Durchsatz mit einem Dosierelement (14) veränderbar ist.
8. Verfahren zum Kühlen einer Spindelvorrichtung durch
Abführen von Verlustwärme von einer Welleneinrichtung (3) der Spindelvorrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Abführen der Verlustwärme im Wesentlichen durch Kon- vektion über einen Konvektionsspalt (11) zu der Wellen¬ einrichtung (3) erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Abführen der Verlust¬ wärme zu einem Gehäuse (2) , und insbesondere zu einem Gehäuse mit Kühlmittelkreislauf der Spindelvorrichtung, erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Abführen der Verlustwärme im Wesentlichen zwischen zwei Lagereinrichtungen
(6), die die Welleneinrichtung (3) drehbar lagern, erfolgt, und wobei der Konvektionsspalt (11) wesentlich geringer ist als die radiale Stärke jeder der Lagereinrichtungen (6) .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Abführen der Verlustwärme im Bereich des Spindelkopfs (4) der Spindelvorrichtung erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Abführen der Wärme weiterhin über einen Kühlmittelkreislauf erfolgt, dessen Durchsatz mit einem Dosierelement (14) verän¬ derbar ist.
PCT/EP2005/053846 2004-08-13 2005-08-04 Gekühlte spindelvorrichtung und entsprechendes verfahren zu deren kühlung WO2006018394A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004039412A DE102004039412A1 (de) 2004-08-13 2004-08-13 Spindelvorrichtung und entsprechendes Verfahren zu deren Kühlung
DE102004039412.1 2004-08-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006018394A1 true WO2006018394A1 (de) 2006-02-23

Family

ID=35115726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2005/053846 WO2006018394A1 (de) 2004-08-13 2005-08-04 Gekühlte spindelvorrichtung und entsprechendes verfahren zu deren kühlung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102004039412A1 (de)
WO (1) WO2006018394A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007028684A1 (de) * 2005-09-07 2007-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische maschine
EP2058085A1 (de) 2007-11-08 2009-05-13 Step-Tec AG Wellenkühlung für eine Werkzeug-Motorspindel
CN108233669A (zh) * 2018-01-31 2018-06-29 江苏工大金凯高端装备制造有限公司 一种具有快速冷却功能的快刀伺服装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006024712A1 (de) * 2006-05-26 2007-12-06 Siemens Ag Antriebssystem
DE102006059845A1 (de) 2006-12-15 2008-07-10 Franz Kessler Gmbh Motorspindel mit einer Motorwelle und einer Lagereinheit
DE102008025072A1 (de) * 2008-05-26 2009-12-10 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Spindelmotor
DE102011076533A1 (de) * 2011-05-26 2012-11-29 Zf Friedrichshafen Ag Lagereinheit zur Lagerung einer Welle an einem Gehäuse und elektrodynamische Maschine mit einer solchen Lagereinheit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB191210654A (en) * 1912-05-04 1913-05-01 Submersible & J L Motors Ltd Improvements relating to Electric Motors.
JPH02101944A (ja) * 1988-10-05 1990-04-13 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd 回転軸の熱変位制御方法
EP1193837A2 (de) * 2000-09-18 2002-04-03 Hitachi, Ltd. Wechselstromgenerator für Fahrzeuge
US6373158B1 (en) * 2000-10-05 2002-04-16 Industrial Technology Research Institute Motor main shaft provided with fast cooling means

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19909491A1 (de) * 1999-03-04 2000-09-07 Alfred Jaeger Kühleinrichtung für eine Welle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB191210654A (en) * 1912-05-04 1913-05-01 Submersible & J L Motors Ltd Improvements relating to Electric Motors.
JPH02101944A (ja) * 1988-10-05 1990-04-13 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd 回転軸の熱変位制御方法
EP1193837A2 (de) * 2000-09-18 2002-04-03 Hitachi, Ltd. Wechselstromgenerator für Fahrzeuge
US6373158B1 (en) * 2000-10-05 2002-04-16 Industrial Technology Research Institute Motor main shaft provided with fast cooling means

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 312 (E - 0948) 5 July 1990 (1990-07-05) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007028684A1 (de) * 2005-09-07 2007-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische maschine
EP2058085A1 (de) 2007-11-08 2009-05-13 Step-Tec AG Wellenkühlung für eine Werkzeug-Motorspindel
US8684643B2 (en) 2007-11-08 2014-04-01 Step-Tec Ag Shaft cooler for a tool motor spindle
CN108233669A (zh) * 2018-01-31 2018-06-29 江苏工大金凯高端装备制造有限公司 一种具有快速冷却功能的快刀伺服装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004039412A1 (de) 2006-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004050135B4 (de) Turbolader mit elektrischer Rotationsmaschine
EP2140114B1 (de) Axiallager insbesondere für einen turbolader
EP1995417B1 (de) Nockenwelle
WO2006018394A1 (de) Gekühlte spindelvorrichtung und entsprechendes verfahren zu deren kühlung
DE60225725T2 (de) Magnetlagerspindel
DE102012011913A1 (de) Elektromotor mit Muffe, die mit hoher Genauigkeit auf einer Drehwelle befestigt ist
EP2499378B1 (de) Turboladergehäuse
DE112011103349B4 (de) Kühlmittel-Ablasssystem und Verfahren für eine elektrische Maschine
EP2304259B1 (de) Lagerring und verfahren zum kühlen eines lagerrings
DE102011006280A1 (de) Elektrische Maschine mit einer einen Rotor tragenden Rotorwelle
EP1998009B1 (de) Lagereinrichtung
EP1619356A1 (de) Axiallager für einen Turbolader
EP3011181B1 (de) Kältemittelverdichter
EP0814275B1 (de) Hydrodynamisches Gleitlager für einen Läufer einer Pumpe
DE102015218280A1 (de) Lagerschmierung für elektrische Maschine
EP4134560A1 (de) Abgasturbolader mit einem hydrodynamischen gleitlager oder hydrodynamisches gleitlager
DE102016102019B4 (de) Rotor mit einem Fliesspfad eines Kühlfluids und Elektromotor, der den Rotor umfasst
EP2063139B1 (de) Pumpenaggregat
EP1992829B2 (de) Verfahren zum Einstellen der Vorspannung eines Wälzlagers, Wälzlagereinheit mit einstellbarer Vorspannung sowie Rundtisch und Spindel mit entsprechender Wälzlagereinheit
DE102018130516A1 (de) Rotorwelle
DE102015011863B4 (de) Elektrische Maschine
DE202016004094U1 (de) Zerspanungswerkzeug
DE10030698A1 (de) Verfahren zum Schmieren und Kühlen eines hydrodynamischen Gleitlagers und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
DE102008045229B4 (de) Axiallager
DE112007001043T5 (de) Mehrreihige Wälzlageranordnung

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase