WO2015067653A1 - Werkzeugmaschineneinheit mit schmiermittel-abfuhrkanal aufweisendem wälzlager - Google Patents

Werkzeugmaschineneinheit mit schmiermittel-abfuhrkanal aufweisendem wälzlager Download PDF

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WO2015067653A1
WO2015067653A1 PCT/EP2014/073802 EP2014073802W WO2015067653A1 WO 2015067653 A1 WO2015067653 A1 WO 2015067653A1 EP 2014073802 W EP2014073802 W EP 2014073802W WO 2015067653 A1 WO2015067653 A1 WO 2015067653A1
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WO
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lubricant
rolling
machine tool
rolling bearing
tool unit
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PCT/EP2014/073802
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English (en)
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Inventor
Jochen Restle
Original Assignee
Franz Kessler Gmbh
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.)
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Publication date
Application filed by Franz Kessler Gmbh filed Critical Franz Kessler Gmbh
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    • 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
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/6685—Details of collecting or draining, e.g. returning the liquid to a sump

Definitions

  • the invention relates to a motor-driven
  • Machine tool unit such as a multi-axis turret, a motor spindle, a turntable or the like with a
  • one or two angular contact ball bearings are used both at the front and at the rear
  • the angular contact ball bearings for example in so-called 0 or X arrangement, absorb radial forces and axial compressive forces.
  • the rear bearings absorb radial forces and axial tensile forces.
  • the second possibility or bearing arrangement is referred to as a so-called fixed-floating bearing combination.
  • the bearings are designed such that the front bearing point or
  • the Bearing unit is designed as a fixed bearing and receives radial forces and axial forces in both directions.
  • the back Bearing or bearing unit is designed here as a floating bearing and receives only radial forces. This fixed-floating combination is one of the technical
  • roller cage is guided either over the inner ring or over the outer ring and
  • Inner or outer ring are realized, wherein the rotor shaft or a stator housing as the rolling bearing element
  • Deceleration and in particular to determine parameters such as feed, angular velocity, which in part
  • the object of the invention is in contrast to propose a motor-driven machine tool unit with a rolling bearing or a rolling bearing, the / a more efficient
  • This task is based on a
  • Machine tool units such as motor spindles or the like, wherein the supply or the inflow of lubricating oil to the rolling bearing was controlled or adjusted, especially by means of pressure pumps.
  • Lubricating oil flows uncontrolled from the rolling bearing and, if necessary
  • Machine tool unit or motor spindle could get.
  • a rolling element viewed in the direction of the axis of rotation is arranged at least between two discharge channels.
  • This lubricant can be discharged discharged on both sides viewed in the axial direction. This improves the
  • Drainage effect of the invention additionally and ensures a higher reliability and even better controllable drainage situation of the lubricant / oil.
  • a negative pressure generating unit is like a
  • the lubricant is derived by the suction / pumping faster or more comprehensive and thus more controlled from the rolling bearing / discharged.
  • the suppression at the end or at the opening of the discharge channel, so to speak, causes a "collection" of the lubricant, ie lubricant is not only directly at the discharge channel or
  • Discharged end / opening according to the invention, but is sucked in a slightly wider range or in ünterbuch Scheme to the discharge channel or at its end / opening to the discharge channel.
  • the (three-dimensional) negative pressure range can i.a. up to adjacent to the discharge channel arranged, rotating
  • Rolling extend so that even lubricant / oil is directly drawn from the rolling elements on the surfaces of the corresponding components to the discharge channel or controlled draining. Accordingly, a loss of lubricant or a contamination by lubricant, in particular in the area of the workpiece / tool and / or sensitive
  • At least one channel opening and / or one end of the discharge channel (s) is at least at one tread of the
  • Rolling arranged and / or has an undercut of a tread having the recess of one of the rolling bearing elements, in particular of the outer ring, at least one channel opening and / or an end of the discharge channel. So can in
  • a running surface of the rolling bearing element or outer ring are arranged on one or preferably between two so-called.
  • the undercut (s) are / are formed as annular collection channels and / or arranged (at the edge) on the running surface of the rolling bodies.
  • the undercut (s) is (are) respectively connected to at least one end of the lubricant discharge channel (s) and disposed at the end thereof.
  • Lubricant / oil from the rolling bearing feasible, in particular over the entire circumference, i. over 360 °, or together of all rolling elements of one or more rows.
  • a (largely) closed lubricant circuit within the machine tool unit such as motor spindle or the like a (largely) closed lubricant circuit can be realized, wherein the lubricant circuit comprises at least the rolling bearing. This means that both the supply and the removal of the lubricant or lubricating oil controlled or takes place in a defined manner.
  • Lubricant use can be realized within the machine tool unit such as motor spindle or the like, which ensures an efficient and reliable use of lubricant, in particular lubricating oil.
  • Rolling in particular the first rolling bearing element, i. the outer ring, advantageously in addition to the / the discharge channels according to the invention also also at least one supply element and / or supply channel for supplying lubricant.
  • the supply channel or in / on the feed element the
  • Lubricant provided. For example, that is
  • the lubricant does not
  • a guide surface or a guide element such as a guide channel / groove and / or
  • it is not a large / long air gap of one or more millimeters, but only a very small gap, e.g. a few hundredths of a millimeter, between the guide elements / channels or the like and relatively moving or rotating components / rolling elements of the
  • the lubricant guide element comprises
  • At least one first guide portion for substantially radially oriented guidance of the lubricant
  • the second guide portion for substantially axially aligned guidance of the lubricant, in particular the second guide portion is formed as a free end portion of the lubricant guide member. This ensures that the lubricant receives a movement or a flow velocity / vector in the axial direction and thus advantageously the treads or
  • Rolling bodies from the side is fed, i. aligned in the axial direction.
  • the lubricant flows towards the (free) end region, i. in / along the relatively short air gap, substantially in the axial direction or parallel to the axis of rotation.
  • the second and / or preferably the first roller bearing element has the lubricant guide element.
  • the arrangement on / in the outer ring allows an advantageous supply and / or discharge of the lubricant for the rolling bearing of corresponding components of
  • Machine tool unit e.g. from and / or to advantageous lubricant pumps, heat exchangers, filters, etc.
  • the lubricant guide element is substantially between the first and the second
  • Rolling element arranged and / or are the rolling elements viewed in the axial direction between two lubricant guide elements and / or Wälz stresses Abdeckblenden
  • Motor spindle a turntable or the like. Particularly compact machine tool units or motor spindles can thus be realized.
  • the lubricant / guide elements and / or rolling element cover is formed as an integral element or elements and / or ring or sleeve.
  • the lubricant / guide elements and / or rolling element cover is formed as an integral element or elements and / or ring or sleeve.
  • Lubricant guide element as (in relation to the
  • Lubricant guide elements and / or the rolling elements encapsulated or protected between the Wälz stresses Abdeckblenden are arranged.
  • the rolling bearing is designed as a movable bearing of the rotor shaft.
  • the floating bearing i. mostly the front one
  • Bearing unit of the rotor shaft advantageously absorbs substantially or exclusively radial forces. This also means that this bearing unit can absorb or absorb no or almost no axial forces.
  • the rolling bearing is designed as a cylindrical roller bearing.
  • the cylindrical roller bearing is characterized inter alia by the fact that this has a comparatively large radial stiffness or comparatively large
  • Figure 1 is a schematic cross section through a
  • Figure 2 is a schematic section of Figure 1 and
  • Figure 3 shows a cross section through the rolling bearing according to
  • FIG. 1 A first figure.
  • a section of a motor spindle is shown schematically.
  • This comprises a rotor shaft 1, which can rotate about a rotation axis 2 and u.a. is mounted by means of a rolling bearing 3 and front movable bearing 3.
  • the rolling bearing 3 comprises an inner ring 4, an outer ring 5, rolling elements 6 and rollers 6, in particular ceramic rollers 6, and a cage 7 or
  • Outer ring 5 and inner ring 4 run.
  • the roller bearing 3 of the motor spindle has a drainage for the lubricant, esp. Lubricating oil, i.
  • the outer ring 5 has advantageously sealing means or two sealing rings 11, so that the channel 9 u.a. is sealed relative to a stator 12 and a feed channel 13.
  • Rolling 3 through, including the rolling elements 6, are generated.
  • the aperture 15 is on
  • Outer ring 5 firmly fixed and has respect to the inner ring 4 on a very small gap or touches the inner ring 4 hardly / not, so that the relative movement between these parts as possible does not lead to adverse heating and / or wear.
  • the discharge channel 9 or the advantageous discharge system also has an undercut 17 on both edges of the running surface 8 of the outer ring 5. These undercuts 17 are thus advantageous annular channels 17 and collection channels 17 for
  • the rolling bearing 3 and the outer ring 5 is fixed in an advantageous manner by means of a fixing wedge 18 and a retaining ring 19.

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Abstract

Es wird eine motorisch angetriebene Werkzeugmaschineneinheit wie ein Mehrachsendrehkopf, eine Motorspindel, ein Drehtisch oder dergleichen mit einem Wälzlager (3), insbesondere als Loslager (3) ausgebildet, wobei das Wälzlager (3) mehrere, um eine gemeinsame Drehachse (2) rotierende Wälzkörper (6), insbesondere Rollen (6), Zylinder oder Nadeln, sowie ein in radialer Richtung außen an den Wälzkörpern (6) angeordnetes, erstes Wälzlagerelement (5), insbesondere Außenring (5), und ein in radialer Richtung innen an den Wälzkörpern (6) angeordnetes, zweites Wälzlagerelement (4), insbesondere Innenring (4), aufweist, wobei zumindest eines der Wälzlagerelemente (4, 5) wenigstens einen Schmiermittel-Kanal zum Durchfließen von Schmiermittel umfasst, vorgeschlagen, wobei eine effizientere Schmierung realisiert und die zunehmenden Anforderungen an moderne Werkzeugmaschinen bzw. Werkzeugmaschineneinheiten besser erfüllt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Schmiermittel-Kanal als Abfuhr-Kanal (9, 10) zum Abführen von Schmiermittel ausgebildet ist, wobei im Abfuhr-Kanal (9, 10) die Fließrichtung (14) des Schmiermittels von den Wälzkörpern (6) weggerichtet ist.

Description

WERKZEUGMASCHINENEINHEIT MIT SCHMIERMITTEL-ABFUHRKANAL AUFWEISENDEM WÄLZLAGER
Die Erfindung betrifft eine motorisch angetriebene
Werkzeugmaschineneinheit wie ein Mehrachsendrehkopf, eine Motorspindel, einen Drehtisch oder dergleichen mit einem
Wälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Bei motorisch angetriebenen Werkzeugmaschineneinheiten wie Spindeln, insbesondere bei Motorspindeln, oder Drehtischen oder Mehrachsendrehkopfen etc. gibt es im Grundsatz zwei verschiedene Lageranordnungen, wie die Rotoreinheit mit ihrer Rotorwelle in/an der Statoreinheit gelagert wird. Dies kann allerdings je nach Ausführung im Detail etwas variieren.
Bei einem ersten Lagerungsprinzip werden jeweils ein oder zwei Schrägkugellager sowohl vorne als auch hinten an der
Rotorwelle platziert. Die Schrägkugellager, zum Beispiel in sogenannter 0- oder X-Anordnung, nehmen Radialkräfte und axiale Druckkräfte auf. Die hinteren Lager nehmen Radialkräfte und axiale Zugkräfte auf.
Die zweite Möglichkeit bzw. Lageranordnung wird als sogenannte Fest-Loslager-Kombination bezeichnet. Hierbei werden die Lager derart gestaltet, dass die vordere Lagerstelle bzw.
Lagereinheit als Festlager ausgebildet ist und Radialkräfte sowie Axialkräfte in beide Richtungen aufnimmt. Die hintere Lagerstelle bzw. Lagereinheit ist hier als Loslager ausgebildet und nimmt ausschließlich Radialkräfte auf. Diese Fest-Loslager-Kombination ist eine aus der technischen
Mechanik resultierende, sehr klar strukturierte Kraft
aufteilende Anordnung.
Beispielsweise bei Werkzeugmaschinenspindeln wird häufig im hinteren Bereich der Spindel bzw. am der Werkzeug- bzw.
Werkstückaufnahme entgegen gesetzten Ende der Rotorwelle das sogenannte Loslager mit Hilfe eines Zylinderrollenlagers realisiert. Diese Zylinderrollenlager bestehen meistens aus einem Innenring, einem Käfig mit integrierten Rollen bzw.
Wälzkörpern und einem Außenring. Der Rollenkäfig ist entweder über den Innenring oder über den Außenring geführt und
gehalten. Zudem sind bereits Varianten bekannt, die ohne
Innen- oder Außenring realisiert sind, wobei die Rotorwelle bzw. ein Statorgehäuseelement als Wälzlagerelement die
(ringförmige) Lauffläche für die Wälzkörper umfasst.
Darüber hinaus ist in den letzten Jahren unter anderem auf Grund der zunehmenden Qualität der Spanwerkzeuge oder
dergleichen auch eine Zunahme der Anforderungen an die
Zerspannung und insbesondere an Parametern wie Vorschub, Winkelgeschwindigkeit festzustellen, wodurch zum Teil
erhebliche Kräfte auf die Werkzeugmaschineneinheiten bzw.
deren Lager einwirken. Zudem werden auch immer größer werdende Anforderungen an die Umdrehungsgeschwindigkeiten gestellt, d.h. Motorspindel weißen vielfach sehr hoch
Rotationsgeschwindigkeiten auf. Hieraus resultieren auch zunehmende Anforderungen an das Wärmemanagement, d.h. nicht nur möglichst gute Kühlung, sondern auch eine möglichst geringe Abwärmeerzeugung . Für Letzteres ist vor allem auch eine effiziente Schmierung, insb. mittels Schmieröl von
Bedeutung .
Gerade bei hochdrehenden Wälzlagern von modernen Motorspindeln bildet sich jedoch seitlich neben den Wälzkörpern bzw.
Zylinderrollen ein Luftvorhang, der das bislang übliche
Anspritzen der Wälzkörper mit Schmieröl beeinträchtigt. Das heißt, dass die Luftbewegungen dazu führen, dass Schmieröl verwirbelt bzw. nicht vollständig zu den Laufflächen gelangt und somit ein erheblicher Verlust an Schmieröl vorhanden ist. Zudem führt dieser Schmierölverlust nachteiligen
Verschmutzungen der Motorspindel, da dieses Öl unkontrolliert innerhalb der Lagerung bzw. Motorspindel abläuft und ggf. zum zu bearbeitenden Werkstück läuft, was vielfach nicht tolerabel ist .
So ist aus der DE 38 11 129 AI bereits ein Lager für eine schnelllaufende Spindel einer Werkzeugmaschine bekannt, bei dem das Schmieröl mittels einer Druckpumpe und durch
Zufuhrkanäle bzw. Düsenbohrungen des Außenrings zu den
Wälzkörpern zugeleitet wird.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine motorisch angetriebene Werkzeugmaschineneinheit mit ein Wälzlager bzw. ein Wälzlager vorzuschlagen, die/das eine effizientere
Schmierung realisiert und/oder die/das die zunehmenden
Anforderungen an moderne Werkzeugmaschinen bzw.
Werkzeugmaschineneinheiten besser erfüllt.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer
Werkzeugmaschineneinheit bzw. einem Wälzlager der einleitend genannten Art, durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 10 gelöst. Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten
Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße
Werkzeugmaschineneinheit dadurch aus, dass der Schmiermittel- Kanal als Abfuhr-Kanal zum Abführen von Schmiermittel
ausgebildet ist, wobei die Fließrichtung des Schmiermittels im Abfuhr-Kanal von den Wälzkörpern weggerichtet ist. Das heißt, dass das Schmiermittel innerhalb des Abfluss-Kanals eine Strömungs- bzw. Fließrichtung hat, die von den Wälzkörpern weg führt/zeigt. Somit wird gemäß der Erfindung eine kontrollierte bzw. definierte Abfuhr, d.h. Drainage bzw. „Entsorgung", und somit gemäß der Erfindung ein kontrollierter bzw. definierter Abtransport bzw. Abfluss von überschüssigem und/oder für die Schmierung der Wälzkörper bereits verwendetem Schmiermittel gewährleistet. Dies ist eine völlige Abkehr der bisher
gebräuchlichen Schmierung von Wälzlagern von
Werkzeugmaschineneinheiten wie Motorspindeln oder dergleichen, wobei die Zufuhr bzw. der Zufluss von Schmieröl zum Wälzlager vor allem mittels Druckpumpen kontrolliert bzw. eingestellt wurde .
Infolgedessen wird erfindungsgemäß eine mögliche Verschmutzung der Werkzeugmaschineneinheiten bzw. der Motorspindel und somit gegebenenfalls der zu bearbeitenden Werkstücke wie beim Stand der Technik wirkungsvoll verhindert bzw. zumindest erheblich reduziert. Dies ist bei den in letzten Jahren immer höheren Anforderungen an die Werkzeugbearbeitung, insbesondere bei immer größer werdenden Drehzahlen der
Werkzeugmaschineneinheiten bzw. Motorspindel, von erheblichem Vorteil. So wird mit der Erfindung z.B. verhindert, dass in vorteilhafter Weise (überschüssiges) Schmiermittel, insb.
Schmieröl, unkontrolliert vom Wälzlager abfließt und ggf.
zusammen mit abgelagertem Schmutz/Staub oder dergleichen beispielsweise in den Bereich der Werkzeug-,
Werkstückbearbeitung und/oder ins Innere der
Werkzeugmaschineneinheit bzw. Motorspindel gelangen könnte.
Vorzugsweise ist ein Wälzkörper in Richtung der Drehachse betrachtet wenigstens zwischen zwei Abfuhr-Kanäle angeordnet. Hiermit kann Schmiermittel in axialer Richtung betrachtet beidseitig abgeführt werden. Dies verbessert die
Drainagewirkung der Erfindung zusätzlich und gewährleistet ein höhere Betriebssicherheit bzw. noch besser kontrollierbare Abflusssituation des Schmiermittels/-öls .
Generell ist eine Unterdruck-Erzeugungseinheit wie eine
Saugpumpe oder dergleichen zum Erzeugen eines Unterdrucks im Abfuhr-Kanal bzw. zum Absaugen des Schmiermittels/Öls von Vorteil. So wird das Schmiermittel durch das Absaugen/Abpumpen schneller bzw. umfassender und somit auch kontrollierter vom Wälzlager abgeleitet/abgeführt . Beispielsweise bewirkt der Unterdrück am Ende bzw. an der Öffnung des Abfuhr-Kanals quasi ein „Einsammeln" des Schmiermittels. Das heißt, Schmiermittel wird nicht nur unmittelbar am Abfuhr-Kanal bzw. dessen
Ende/Öffnung gemäß der Erfindung abgeführt, sondern wird in einem etwas weiteren Bereich bzw. im ünterdruckbereich um den Abfuhr-Kanal bzw. um dessen Ende/Öffnung zum Abfuhr-Kanal angesaugt .
So kann der (dreidimensionale) Unterdruckbereich sich u.a. bis zu benachbart zum Abfuhr-Kanal angeordneten, rotierenden
Wälzkörpern erstrecken, so dass sogar Schmiermittel/Öl direkt von den Wälzkörpern über die Oberflächen der entsprechenden Komponenten bis zum Abfuhr-Kanal angesaugt bzw. kontrolliert drainagiert wird. Entsprechend kann ein Schmiermittelverlust bzw. eine Verschmutzung durch Schmiermittel insbesondere im Bereich des Werkstückes/Werkzeuges und/oder sensiblen
Komponenten der Werkzeugmaschineneinheit bzw. Motorspindel wirkungsvoll minimiert oder sogar nahezu vollständig
verhindert werden.
Vorzugsweise ist zumindest eine Kanalöffnung und/oder ein Ende des/der Abfuhr-Kanäle wenigstens an einer Lauffläche der
Wälzkörper angeordnet und/oder weist ein Freistich einer die Lauffläche aufweisende Ausnehmung eines der Wälzlagerelemente, insbesondere des Außenrings, wenigstens eine Kanalöffnung und/oder ein Ende des Abfuhr-Kanals auf. So kann in
vorteilhafter Weise eine Lauffläche des Wälzlagerelementes bzw. Außenringes an einem oder bevorzugt zwischen zwei sog. Freistichen bzw. Nuten oder dergleichen angeordnet werden.
Vorteilhafterweise ist/sind der/die Freistiche als ringförmige Sammelkanäle ausgebildet und/oder (am Rand) an der Lauffläche der Wälzkörper angeordnet. In vorteilhafter Weise ist/sind der/die Freistiche (jeweils) mit wenigstens einem Ende des/der Schmiermittel-Abfuhr-Kanäle verbunden bzw. an deren Ende angeordnet. Mit einer oder mehrerer dieser Maßnahmen ist eine besonders effiziente bzw. umfassende Abführung von
Schmiermittel/Öl aus dem Wälzlager umsetzbar, insbesondere über den gesamten Umfang, d.h. über 360°, bzw. gemeinsam von allen Wälzkörpern einer oder mehreren Reihen.
Generell kann in einer besonderen Weiterbildung der Erfindung innerhalb der Werkzeugmaschineneinheit wie Motorspindel oder dergleichen ein (weitestgehend) geschlossener Schmiermittel- Kreislauf verwirklicht werden, wobei der Schmiermittel- Kreislauf zumindest das Wälzlager umfasst. Das bedeutet, dass sowohl die Zufuhr als auch die Abfuhr des Schmiermittels bzw. Schmieröl kontrolliert bzw. in definierter Weise erfolgt.
Hiermit kann eine umfassende und definierte
Schmiermittelverwendung innerhalb der Werkzeugmaschineneinheit wie Motorspindel oder dergleichen realisiert werden, was eine effiziente und betriebssichere Verwendung von Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, gewährleistet.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung umfasst das
Wälzlager, insbesondere das erste Wälzlagerelement, d.h. der Außenring, in vorteilhafter Weise neben dem/den Abfuhr-Kanälen gemäß der Erfindung zudem auch wenigstens ein Zufuhr-Element und/oder Zufuhr-Kanal zum Zuführen von Schmiermittel. Hierbei ist im Zufuhr-Kanal bzw. im/am Zufuhr-Element die
Fließrichtung des Schmiermittels in Richtung zu den
Wälzkörpern gerichtet.
Vorteilhafterweise ist wenigstens ein zumindest in Richtung der Drehachse betrachtet, seitlich neben den Wälzkörpern angeordnetes Schmiermittel-Führungselement zum zumindest teilweise in Richtung Drehachse gerichtetes Führen von
Schmiermittel vorgesehen. Beispielsweise ist das
Schmiermittel-Führungselement als das Zufuhr-Element
ausgebildet und/oder am Zufuhr-Kanal angeordnet.
Entsprechend kann eine kontrollierte Führung/Leitung des Schmiermittels innerhalb des Wälzlagers umgesetzt werden. So ist wie beim bislang weit verbreiteten Stand der Technik eine relativ lange Luftstrecke, über die das Schmiermittel auf die drehenden Komponenten gesprüht bzw. gespritzt wird
entbehrlich. Demzufolge wird das Schmiermittel nicht
verwirbelt bzw. unkontrolliert dem Wälzlager zugeführt.
Vielmehr ist im Wesentlichen über den gesamten Weg der
Zuführung des Schmiermittels eine Führungsfläche bzw. ein Führungselement wie ein Führungskanals/-nut und/oder
Führungselement/Leitelement vorhanden .
Gegebenenfalls ist nicht eine große/lange Luftstrecke von einem oder mehreren Millimetern, sondern nur ein sehr kleiner Spalt, z.B. wenige hundertstel Millimeter groß, zwischen den Führungselementen/-kanälen oder dergleichen und sich relativ bewegenden bzw. rotierenden Komponenten/Wälzkörpern des
Wälzlagers vorgesehen.
Demzufolge wird in vorteilhafter Weise eine Abdrift von
Schmiermittel/-öl wirkungsvoll verhindert, was die Effizienz optimiert/maximiert bzw. die Verluste optimiert/minimiert. Gemäß der Erfindung ist eine nachteilige Verschmutzung bzw. unkontrollierte Verbreitung von Schmieröl innerhalb des Lagers und innerhalb der Werkzeugmaschineneinheit bzw. Motorspindel wirkungsvoll verhindert, gerade auch bei sehr hohen Drehzahlen von z.B. größer 1000 U/min.
Vorzugsweise umfasst das Schmiermittel-Führungselement
wenigstens einen ersten Führungsabschnitt zur im Wesentlichen radial ausgerichteten Führung des Schmiermittels und
wenigstens einen zweiten Führungsabschnitt zur im Wesentlichen axial ausgerichteten Führung des Schmiermittels, insbesondere ist der zweite Führungsabschnitt als freier Endbereich des Schmiermittel-Führungselement ausgebildet. Hiermit wird erreicht, dass das Schmiermittel eine Bewegung bzw. eine Strömungsgeschwindigkeit/-vektor in axialer Richtung erhält und somit in vorteilhafter Weise den Laufflächen bzw.
Wälzkörpern von der Seite (unmittelbar) zugeführt wird, d.h. in Achsrichtung ausgerichtet.
Als „frei" (des Endbereichs) wird hier ein nicht direkt in Kontakt stehen verstanden. Eine Störung bzw. Beeinträchtigung der Lauffläche ist hiermit wirkungsvoll verhindert.
Vorteilhafterweise strömt das Schmiermittel nach dem (freien) Endbereich, d.h. in/längs der relativ kurzen Luftstrecke, im Wesentlichen in Achsrichtung bzw. parallel zur Drehachse.
Beispielsweise weist das zweite und/oder vorzugsweise jedoch das erste Wälzlagerelement das Schmiermittel-Führungselement auf. Gerade die Anordnung am/im Außenring ermöglicht eine vorteilhafte Zufuhr und/oder Abfuhr des Schmiermittels für das Wälzlager von entsprechenden Komponenten der
Werkzeugmaschineneinheit, z.B. von und/oder zu vorteilhaften Schmiermittelpumpen, Wärmetauschern, Filtern etc..
Vorteilhafterweise ist das Schmiermittel-Führungselement im Wesentlichen zwischen dem ersten und dem zweiten
Wälzlagerelement angeordnet und/oder sind die Wälzkörper in axialer Richtung betrachtet zwischen zwei Schmiermittel- Führungselementen und/oder Wälzkörper-Abdeckblenden
angeordnet. Diese Maßnahmen ermöglichen eine vorteilhafte Integration und Anordnung des/der Führungselemente innerhalb des Wälzlagers, so dass das Wälzlager und nicht eine separate Komponente, z.B. der Motorspindel wie ein Statorgehäuse, die vorteilhafte Schmiermittel-Führung gemäß der Erfindung
aufweist. Dies generiert eine besonders Platz sparende
Bauweise des Wälzlagers bzw. der Lagerschmierung einer
Motorspindel, eines Drehtischs oder dergleichen. Besonders kompakte Werkzeugmaschineneinheiten bzw. Motorspindeln sind somit realisierbar.
Vorteilhafterweise ist das/die Schmiermittel-Führungselemente und/oder Wälzkörper-Abdeckblende als einstückiges Element bzw. Elemente und/oder Ring bzw. Hülse ausgebildet. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das
Schmiermittel-Führungselement als (in Bezug auf die
Wälzkörper-Abdeckblende) separates Bauelement realisiert werden. Bei letztgenannter Variante können in vorteilhafter Weise die Schmiermittel-Führungselemente zwischen zwei
Wälzkörper-Abdeckblenden angeordnet werden, so dass die
Schmiermittel-Führungselemente und/oder die Wälzkörper gekapselt bzw. geschützt zwischen den Wälzkörper-Abdeckblenden angeordnet sind.
Vorzugsweise ist das Wälzlager als Loslager der Rotorwelle ausgebildet. Das Loslager, d.h. meistens die vordere
Lagereinheit der Rotorwelle, nimmt in vorteilhafter Weise im Wesentlichen bzw. ausschließlich Radialkräfte auf. Das bedeutet auch, dass diese Lagereinheit keine bzw. nahezu keine Axialkräfte aufnimmt bzw. aufnehmen kann.
Vorteilhafterweise ist das Wälzlager als Zylinderrollenlager ausgebildet. Das Zylinderrollenlager zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass dieses eine vergleichsweise große Radialsteifigkeit aufweist bzw. vergleichsweise große
Radialkräfte aufnehmen kann und zugleich vergleichsweise klein dimensioniert werden kann. Das bedeutet, dass ein
erfindungsgemäßes Loslager bzw. das Zylinderrollenlager relativ wenig Platz benötigt, insbesondere eine
vergleichsweise geringe axiale Ausdehnung bzw. Länge aufweist und trotzdem sehr große Radialkräfte aufnehmen kann.
Im Vergleich zum Stand der Technik kann aufgrund der
geringeren Platzansprüche des erfindungsgemäßen Wälzlagers im Vergleich zum Stand der Technik eine Reduktion der axialen Ausdehnung realisieren.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert .
Im Einzelnen zeigt:
Figur 1 ein schematischer Querschnitt durch einen
Teil einer erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschineneinheit mit Wälzlager, Figur 2 ein schematischer Ausschnitt aus Figur 1 und
Figur 3 ein Querschnitt durch das Wälzlager gemäß
Figur 1.
In Figur 1 ist schematisch ein Ausschnitt einer Motorspindel dargestellt. Diese umfasst eine Rotorwelle 1, die um eine Drehachse 2 rotieren kann und u.a. mittels einem Wälzlager 3 bzw. vorderen Loslager 3 gelagert ist. Das Wälzlager 3 umfasst einen Innenring 4, einen Außenring 5, Wälzkörper 6 bzw. Rollen 6, insbesondere Keramikrollen 6, sowie ein Käfig 7 bzw.
Lagerkäfig 7, wobei die Rollen 6 auf Laufflächen 8 des
Außenrings 5 und Innenrings 4 laufen.
Gemäß der Erfindung weist das Wälzlager 3 der Motorspindel eine Drainage für das Schmiermittel, insb. Schmieröl, d.h.
wenigstens einen Abfuhr-Kanal 9 bzw. zwei V-förmig zueinander angeordnete Bohrungen 10 des Außenrings 5 auf, so dass
Schmiermittel vom Wälzlager 3 abgeführt bzw. Schmieröl
abfließen/abströmen kann. Ohne nähere Darstellung ist eine Unterdruckpumpe vorhanden, so dass in vorteilhafter Weise der Kanal 9 bzw. die Bohrungen 10 mit Unterdruck beaufschlagt werden können. Der Außenring 5 weist in vorteilhafter Weise Dichtmittel bzw. zwei Dichtringe 11 auf, so dass der Kanal 9 u.a. gegenüber einem Statorelement 12 bzw. einem Zufuhr-Kanal 13 abgedichtet ist.
Pfeile verdeutlichen schematisch die Fließrichtung 14 des Schmiermittels in den Kanälen 9, 13 sowie Bohrungen 10 und entlang einer Oberfläche bzw. Führungsfläche einer
Führungsblende 15. Vor allem in der vergrößerten Darstellung gemäß Figur 2 wird deutlich, dass das Schmiermittel
kontrolliert zugeführt und abgeführt wird. Dementsprechend kann ein vorteilhafter Schmiermittel-Kreislauf durch das
Wälzlager 3 hindurch, einschließlich den Wälzkörpern 6, generiert werden.
So gewährleisten gerade auch vorteilhafte Führungsflächen des Käfigs 7 und der Blenden 15, dass Schmiermittel, insb. Schmieröl, nicht vom schnelllaufenden Wälzlager 3 bzw.
Wälzkörpern 6 und dessen „Luftvorhang" wie beim Stand der Technik unkontrolliert verwirbelt und vernebelt sowie ggf. nicht den Wälzkörpern 6 zugeleitet werden kann, sondern in vorteilhafter Weise im Wesentlichen parallel über eine vergleichsweise kleine bzw. kurze Luftstrecke 16 direkt zu den Wälzkörpern 6 strömt bzw. geleitet wird. So kann eine
nachteilige Drift des Schmiermittels wirkungsvoll verhindert und in vorteilhafter Weise ein nahezu geschlossener
Schmiermittel-Kreislauf verwirklicht werden.
Ein Verlust von Schmiermittel und eine Verschmutzung an das Wälzlager 3 angrenzender Komponenten durch vernebeltes bzw. abdriftendes Schmiermittel werden effektiv verhindert. Dies wird in vorteilhafter Weise auch u.a. durch die nahezu
vollständig geschlossene Kapselung des Wälzlagers 3 mittels der Blenden 15 erreicht. Das heißt, dass die beiden,
beidseitig angeordneten Blenden 15, die in radialer Richtung im Bereich zwischen dem Außenring 5 und dem Innenring 4 angeordnet sind, eine nahezu geschlossene Umantelung bzw.
Manteleinheit ausbilden, so dass Schmiermittel hierdurch nicht verloren gehen kann. Vorzugsweise ist die Blende 15 am
Außenring 5 fest fixiert und weist gegenüber dem Innenring 4 einen sehr kleinen Zwischenraum auf bzw. berührt den Innenring 4 kaum/nicht, so dass die Relativbewegung zwischen diesen Teilen möglichst nicht zu einer nachteiligen Erwärmung und/oder Abnützung führt.
Der Abfuhrkanal 9 bzw. das vorteilhafte Abfuhrsystem weist zudem an beiden Rändern der Lauffläche 8 des Außenrings 5 je einen Freistich 17 auf. Diese Freistiche 17 sind somit vorteilhafte Ringkanäle 17 bzw. Sammelkanäle 17 für
abfließendes bzw. abströmendes Schmiermittel.
Aus den Figuren wird ersichtlich, dass die Zuführung und die Abführung des Schmiermittels/Schmieröls vergleichsweise geradlinig vom/zum Statorelement 12 bzw. nicht näher
dargestellten Komponenten wie Pumpe, Filter, Wärmetauscher, Schmiermittel-Speicher etc. realisiert werden kann. Dies führt zu vorteilhaften Strömungsverhältnissen, was wiederum zu einem geringen Druckverlust und Energieeffizienz des Schmiersystems führt. Auch können in vorteilhafter Weise an das Statorelement 12 bzw. die Kanäle 9, 13 vorteilhafte Hydraulikschläuche und/oder Hydraulikleitungen, insb. mittels Schraubgewinde und/oder Dichtungen, angeschlossen und z.B. mit der Pumpe, einem Speicher oder dergleichen direkt verbunden werden.
Das Wälzlager 3 bzw. der Außenring 5 ist in vorteilhafter Weise mittels eines Fixierkeils 18 und eines Halterings 19 fixiert .
Bezugszeichenliste
1 Rotorwelle
2 Drehachse
3 Wälzlager
4 Innenring
5 Außenring
6 Wälzkörper
7 Käfig
8 Lauffläche
9 Kanal
10 Bohrung
11 Dichtring
12 Statorelement
13 Kanal
14 Fließrichtung
15 Führungsblende
16 Luftstrecke
17 Freistich
18 Keil
19 Haltering

Claims

Ansprüche
1. Motorisch angetriebene Werkzeugmaschineneinheit wie ein Mehrachsendrehkopf, eine Motorspindel, ein Drehtisch oder dergleichen mit einem Wälzlager (3) , insbesondere als Loslage (3) ausgebildet, wobei das Wälzlager (3) mehrere, um eine gemeinsame Drehachse (2) rotierende Wälzkörper (6),
insbesondere Rollen (6), Zylindern oder Nadeln, sowie ein in radialer Richtung außen an den Wälzkörpern (6) angeordnetes, erstes Wälzlagerelement (5) , insbesondere Außenring (5) , und ein in radialer Richtung innen an den Wälzkörpern (6) angeordnetes, zweites Wälzlagerelement (4), insbesondere Innenring (4) , aufweist, wobei zumindest eines der
Wälzlagerelemente (4, 5) wenigstens einen Schmiermittel-Kanal zum Durchfließen von Schmiermittel umfasst, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schmiermittel-Kanal als Abfuhr-Kanal (9, 10) zum Abführen von Schmiermittel ausgebildet ist, wobei im Abfuhr-Kanal (9, 10) die Fließrichtung (14) des
Schmiermittels von den Wälzkörpern (6) weggerichtet ist.
2. Werkzeugmaschineneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wälzkörper (6) in Richtung der Drehachse (2) betrachtet wenigstens zwischen zwei Abfuhr- Kanäle (10) angeordnet ist.
3. Werkzeugmaschineneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine
Kanalöffnung und/oder ein Ende des Abfuhr-Kanals (10) wenigstens an einer Lauffläche (8) der Wälzkörper (6) angeordnet ist und/oder dass ein Freistich (17) einer die Lauffläche (8) aufweisende Ausnehmung eines der
Wälzlagerelemente (4, 5) wenigstens eine Kanalöffnung und/ode ein Ende des Abfuhr-Kanals (10) aufweist.
4. Werkzeugmaschineneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein
zumindest in Richtung der Drehachse (2) betrachtet, seitlich neben den Wälzkörpern (6) angeordnetes Schmiermittel- Führungselement (7, 15) zum zumindest teilweise in Richtung Drehachse gerichtetes Führen von Schmiermittel vorgesehen ist.
5. Werkzeugmaschineneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das erste Wälzlagerelement (5) das Schmiermittel-Führungselement (15) aufweist .
6. Werkzeugmaschineneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel- Führungselement (7, 15) wenigstens einen ersten
Führungsabschnitt zur im Wesentlichen radial ausgerichteten Führung des Schmiermittels und wenigstens einen zweiten
Führungsabschnitt zur im Wesentlichen axial in Richtung der Drehachse (2) ausgerichteten Führung des Schmiermittels umfasst .
7. Werkzeugmaschineneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite
Führungsabschnitt als freier Endbereich des Schmiermittel- Führungselementes (7, 15) ausgebildet ist.
8. Werkzeugmaschineneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel- Führungselement (7, 15) im Wesentlichen zwischen dem ersten und dem zweiten Wälzlagerelement (4, 5) angeordnet ist.
9. Werkzeugmaschineneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6) in Richtung der Drehachse (2) betrachtet zwischen zwei
Schmiermittel-Führungselementen (7, 15) und/oder Wälzkörper- Abdeckblenden (15) angeordnet sind.
10. Wälzlager (3), insbesondere Loslager (3), für eine motorisch angetriebene Werkzeugmaschineneinheit wie ein
Mehrachsendrehkopf, eine Motorspindel, ein Drehtisch oder dergleichen nach einem der vorgenannten Ansprüche, umfassend mehrere, um eine gemeinsame Drehachse (2) rotierende
Wälzkörper (6), insbesondere Rollen, Zylindern oder Nadeln, sowie ein in radialer Richtung außen an den Wälzkörpern (6) angeordnetes, erstes Wälzlagerelement (5), insbesondere
Außenring (5) , und ein in radialer Richtung innen an den
Wälzkörpern (6) angeordnetes, zweites Wälzlagerelement (4), insbesondere Innenring (4), aufweist, wobei zumindest eines der Wälzlagerelemente (4, 5) wenigstens einen Schmiermittel- Kanal zum Durchfließen von Schmiermittel umfasst, wobei der Schmiermittel-Kanal als Abfuhr-Kanal (9, 10) zum Abführen von Schmiermittel ausgebildet ist, so dass im Abfuhr-Kanal (9, 10) eine Fließrichtung des Schmiermittels von den Wälzkörpern (6) weggerichtet ermöglicht wird.
11. Werkzeugmaschine mit einer motorisch angetriebenen
Werkzeugmaschineneinheit nach einem der vorgenannten
Ansprüche .
PCT/EP2014/073802 2013-11-05 2014-11-05 Werkzeugmaschineneinheit mit schmiermittel-abfuhrkanal aufweisendem wälzlager WO2015067653A1 (de)

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