DE4429991A1 - Werkzeugmaschine, insbesondere Bohrmaschine, mit einer in axialer Richtung verstellbarer Pinole und vertikal angeordneter Spindel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Bohrmaschine, mit einer in einer axial verstellbaren Pinole drehbar gelagerten, in Drehrichtung antreibbaren, vorzugsweise vertikal angeordneten Spindel, deren über eine Lageranordnung an der Pinole abgestützter Kopf einen koaxialen Werkzeugaufnahmekonus aufweist und mit einem diesem zugeordneten, quer zur Spindelachse angeordneten Querkeilschlitz versehen ist, der über einander gegenüberliegende Fenster der Pinole zugänglich ist.

Bei Anordnungen dieser Art ist davon auszugehen, daß über die pinolenseitigen Fenster eine Flüssigkeit, beispielsweise eine vom Bohrer abspritzende Kühlflüssigkeit, in den Zwischenraum zwischen Spindel und Pinole eindringt. Bei den bekannten Anordnungen eingangs erwähnter Art wird diese Flüssigkeit nicht abgeführt und ist daher bis zur vollständigen Verdunstung bzw. Verdampfung vorhanden. Sofern die Verdunstungs- bzw. Verdampfungsrate kleiner als die Eindringrate ist, läuft die eingedrungene Flüssigkeit im Zwischenraum zwischen Spindel und Pinole nach unten und kann dabei in die dem Spindelkopf zugeordnete Lageranordnung gelangen. Es besteht daher die Gefahr, daß die genannte Lageranordnung ausgespült wird und/oder verkrustet, was sich ungünstig auf die erzielbare Lebensdauer auswirkt.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß eine hohe Lebensdauer erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die dem Querkeilschlitz zugewandte Flanke der Lageranordnung durch eine Labyrinthdichtung abgedichtet ist, die einen an der Pinole anliegenden Ring und einen an der Spindel anliegenden, von der Pinole allseitig beabstandeten Ring aufweist, wobei der spindelseitige Ring querkeilschlitzseitig eine in den Ringraum zwischen Spindel und Pinole hineinragenden, mit Abstand von der Pinole endende, ebene Schulter aufweist, von der wenigstens ein hinterschnittener, dem pinolenseitigen Ring zugewandter, umfangsseitiger Kragen absteht, und wobei der pinolenseitige Ring einen an wenigstens einen in eine zugeordnete Hinterschneidung des spindelseitigen Rings eingreifenden Kragen anschließenden, über den Kragen des spindelseitigen Rings nach radial außen vorstehenden Flansch aufweist, dessen äußerer Rand wenigstens eine nach außen führende radiale Abflußausnehmung der Pinole durchquert.

Durch diese Maßnahmen wird zuverlässig verhindert, daß in den Ringraum zwischen Spindel und Pinole eingedrungene Flüssigkeit in die dem Spindelkopf zugeordnete Lageranordnung gelangen kann. Vielmehr wird die Flüssigkeit traufartig aufgefangen und zuverlässig nach außen abgeleitet. Durch die Rotation der Spindel wird dabei in vorteilhafter Weise eine Pumpwirkung erreicht, die den Abtransport der Flüssigkeit unterstützt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben demnach eine hohe Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit. Dennoch ermöglicht die Erfindung die Verwendung berührungsloser Dichtungen, wodurch diesbezügliche Leistungsverluste und eine damit verbundene Erwärmung, die zu einer Schädigung der Lagerschmierung führen könnte, vermieden werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann der Kragen des spindelseitigen Rings vorteilhaft mit wenigstens einer umfangsseitigen, in Drehrichtung der Spindel zum Flansch des pinolenseitigen Rings hinführenden, gewindeartigen Nut versehen sein. Hierdurch wird sichergestellt, daß der von der Schulter des spindelseitigen Rings nicht abgeschleuderte Flüssigkeitsrest, der über die äußere Schulterkante abläuft, zuverlässig nach unten kanalisiert und dem Flansch des pinolenseitigen Rings zugeführt wird.

Dabei erhält diese Flüssigkeit in vorteilhafter Weise einen nach außen gerichteten Drall, der für einen zuverlässigen Weitertransport über die pinolenseitigen Abflußausnehmungen sorgt.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß die Abflußausnehmung bzw. -ausnehmungen im Bereich einer Stufe der Innenkontur der Pinole vorgesehen ist bzw. sind, an die der pinolenseitige Ring mit seinem Flansch andrückbar ist. Hierdurch ergibt sich ein automatischer Anschluß der Abflußausnehmungen an den als Traufelement fungierenden Flansch.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, daß die Lageranordnung eine aus wachsartigem Fett bestehende Lebensdauerschmierung enthält. Diese Schmierung dichtet gleichzeitig den Spalt zwischen spindelseitigem und pinolenseitigem Ring ab, was eine weitere Erhöhung der Sicherheit bedeutet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung entnehmbar.

Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den unteren Spindelbereich einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der der Fig. 1 zugrundeliegenden Labyrinthdichtung.

Der Aufbau und die Wirkungsweise einer Bohrmaschine sind an sich bekannt und bedürfen daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterung mehr. Die der Fig. 1 zugrundeliegende Bohrmaschine enthält eine mittels einer nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung rotierbare, mit vertikaler Achse angeordnete Spindel 1, die in einer Pinole 2 drehbar gelagert ist, wobei im Bereich des oberen und des unteren Pinolenendes entsprechende Lageranordnungen vorgesehen sind, von denen in Fig. 1 die untere Lageranordnung 3 gezeigt ist. Diese wird durch zwei nebeneinander angeordnete, in O-Formation angeordnete Schulterkugellager gebildet. Diese sollen eine aus wachsartigem Fett bestehende Füllung als Lebensdauerschmierung enthalten, die durch einen geeigneten Einlaufvorgang verteilt wird. Die nicht dargestellte, obere Lageranordnung kann als Nadellager ausgebildet sein. Die Pinole 2 ist im Maschinengestell 4, im Falle einer Radialbohrmaschine in einem auf einem Ständer verschiebbaren Ausleger, in Achsrichtung der Spindel 1 verschiebbar angeordnet und mittels einer Vorschubeinrichtung 5 nach unten ausfahrbar. In Drehrichtung ist die Pinole 2 fest, was durch einen in eine Nut 6 eingreifenden Gleitstein 7 bewirkt wird.

Das untere Ende der Spindel 1 ist als eine Werkzeugaufnahmeeinrichtung enthaltender Kopf 8 ausgebildet, der von einem das untere Pinolenende bildenden Topf 9 mit Abstand umgriffen ist und hieran durch die untere Lageranordnung 3 abgestützt ist. Zur Bildung der Werkzeugaufnahmeeinrichtung ist ein nach unten offener, zur Öffnung hin sich erweiternder Konus 10 vorgesehen. Die hierin aufzunehmenden Bohrer besitzen dementsprechend einen kegelförmigen Zapfen.

Das obere Konusende ist mit einem quer zur Spindelachse angeordneten, die Spindel 1 durchdringenden Querkeilschlitz 11 verschnitten. Die Pinole 2 ist mit dem Querkeilschlitz 11 zugeordneten, einander gegenüberliegenden Fenstern 12 versehen, die mit dem Querkeilschlitz 11 zur Deckung gebracht werden können, wie in Fig. 1 angedeutet ist. Die lichte Weite der Fenster 12 ist allseits etwas größer als der lichte Querschnitt des Querkeilschlitzes 11. In diesen kann zum Lockern eines Werkzeugs ein sogenannter Querkeil eingetrieben werden.

Um bei rotierender Spindel 1 Aufsteigen von von unten aufsteigender Flüssigkeit, beispielsweise vom Bohrer abgespritzter Kühlflüssigkeit und deren Eindringen in die Lageranordnung 3 zu vermeiden, ist untere Flanke der dem Spindelkopf 8 zugeordneten Lageranordnung 3 durch eine berührungslose Dichtung 13 mit im Querschnitt sägeformaufweisenden, mit ihrer Profilierung ineinander eingreifenden spindel- und pinolenseitig angeordneten Ringen abgedeckt. Über die Fenster 12 der Pinole 2 kann Flüssigkeit in den Zwischenraum 14 zwischen Pinole und Spindel eindringen, die aufgrund der Schwerkraft der Lageranordnung 3 zustrebt. Die obere Flanke der Lageranordnung 3 ist daher ebenfalls mittels einer in Fig. 1 als Ganzes mit 15 bezeichneten, berührungslosen Dichtung abgedeckt.

Diese ist als Labyrinthdichtung ausgebildet, die einen oberen, auf der Spindel 1 aufgenommenen Ring 16 und einen unteren, auf der Pinole 2 aufgenommenen Ring 17 aufweist. Am spindelseitigen Ring 16 liegt eine auf ein Gewinde der Spindel 1 auf schraubbare Mutter 18 an, durch welche die spindelseitigen Ringe der Lageranordnung 3 sowie der diese flankierenden Dichtungen 13 und 15 gegen einen Bund 19 des Spindelkopfes 8 spannbar sind. Die Mutter 19 ist nach entsprechender Einstellung mittels einer Feststellschraube blockierbar. Die Pinole 2 ist mit einem aufschraubbaren, mit einer vom Spindelkopf 8 durchgriffenen Bohrung versehenen Deckel 20 versehen, durch den die pinolenseitigen Ringe der Lageranordnung 3 samt der diese flankierenden Dichtungen 13, 15 gegen eine Stufe 21 der Innenkontur des Topfes 9 der Pinole 2 spannbar sind.

Der obere Ring 16 der Labyrinthdichtung besitzt, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, eine über die Außenkontur der Mutter 18 radial in den Zwischenraum zwischen Spindel 1 und Pinole 2 auskragende, ebene Schulter 23, die mit Abstand von der benachbarten Innenwand der Pinole 2 endet. Vom radial äußeren Ende der Schulter 22 steht ein umfangsseitiger Kragen 23 unter einem rechten Winkel nach unten ab. Dieser ist nutförmig hinterschnitten. Im Bereich des zur Spindelachse koaxialen Außenumfangs des Kragens 23 ist dieser mit einer als in Rotationsrichtung der Spindel 1 nach unten führender Gewindegang ausgebildeten Nut 24 versehen.

Der untere Ring 17 der Labyrinthdichtung besitzt, wie Fig. 2 weiter zeigt, einen an der pinolenseitigen Stufe 21 anliegenden Flansch 25, der von einem in die nutförmige Hinterschneidung des Kragens 23 des oberen Rings 16 eingreifenden Kragen 26 unter einem rechten Winkel nach radial außen absteht. Der Flansch 25 besitzt eine ebene, den Kragen 23 des oberen Rings 16 unterfassende Oberfläche und steht gegenüber dem Kragen 24 des oberen Rings 16 radial nach außen vor. Der untere Ring 17 fungiert dementsprechend als dem oberen Ring 16 zugeordnete, nach außen offene Traufe, der pinolenseitige Abflußausnehmungen zugeordnet sind. Hierzu ist die Pinole 2 mit mehreren, gleichmäßig über ihren Umfang verteilten, im axialen Bereich der Stufe 21 angeordneten Radialbohrungen 27 versehen, die von dem an der Stufe 21 anliegenden Flansch 25 des unteren Rings 17 durchquert werden.

Eine in den Zwischenraum 14 zwischen Spindel 1 und Pinole 2 eingedrungene, nach unten laufende Flüssigkeit gelangt zunächst auf die ebene Oberfläche der Schulter 22. Während des Betriebs rotiert diese mit der Spindel, so daß die auftreffende Flüssigkeit nach außen wandert und vom äußeren Rand der Schulter 22 abgeschleudert wird, was eine gewisse Pumpwirkung erzeugt. Die von der Schulter 22 abgeschleuderte Flüssigkeit gelangt in dem den Kragen 23 umgebenden Spalt 28 nach unten und wird auf der Oberfläche des Flansches 25 aufgefangen. Der nicht abgeschleuderte Flüssigkeitsrest kann über die äußere Mantelfläche des Kragens 23 ablaufen und wird ebenfalls auf der Oberfläche des Flansches 25 aufgefangen. Die gewindeförmig nach unten führende Nut 24 bewirkt dabei eine zuverlässige Kanalisierung. Bei rotierender Spindel ergibt die gewindeförmige Nut 24 eine einen nach unten gerichteten Sog ausübende Pumpwirkung. Zudem wird der in der Nut 24 kanalisierten Flüssigkeit ein Drall aufgeprägt, der bewirkt, daß die an den Flansch 25 abgegebene Flüssigkeit auf diesem nach radial außen strebt und somit den als Abflußausnehmungen vorgesehenen Radialbohrungen 27 zustrebt. Bei stillstehender Spindel kann eingedrungene Flüssigkeit über den vorstehend geschilderten Strömungsweg aufgrund der Schwerkraft ablaufen. Zur Erleichterung eines derartigen Ablaufs können die Oberflächen der Schulter 22 und des Flansches 25 sowie die Achsen der Radialbohrungen 27 schräg nach unten geneigt sein.

Aufgrund der zuverlässigen Kanalisierung der nach unten ablaufenden Flüssigkeit nach außen dringt diese nicht in den Spalt zwischen oberem und unterem Ring 16,17 ein. Dieser Spalt verschließt sich im Laufe des Betriebs durch die Fettfüllung der benachbarten Lageranordnung 3 von selbst. Dies wird durch die Verwendung von wachsartigem Fett begünstigt. Hierdurch ist sichergestellt, daß auch keine unter Umständen Feuchtigkeit enthaltende Luft in die Lageranordnung 3 von außen eindringen kann.

Claims (7)

1. Werkzeugmaschine, insbesondere Bohrmaschine, mit einer in einer axial verstellbaren Pinole (2) drehbar gelagerten, in Drehrichtung antreibbaren, vorzugsweise vertikal angeordneten Spindel (1), deren über eine Lageranordnung (3) an der Pinole (2) abgestützter Kopf (8) einen koaxialen Werkzeugaufnahmekonus (10) aufweist und mit einem diesen zugeordneten, quer zur Spindelachse angeordneten Querkeilschlitz (11) versehen ist, der über einander gegenüberliegende Fenster (12) der Pinole (2) zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die dem Querkeilschlitz (11) zugewandte Flanke der Lageranordnung (3) durch eine Labyrinthdichtung abgedeckt ist, die einen an der Pinole (2) anliegenden Ring (17) und einen an der Spindel (1) anliegenden, von der Pinole (2) allseits spindelseitige Ring (16) querkeilschlitzseitig eine in den Ringraum zwischen Spindel (1) und Pinole (2) hineinragende, mit Abstand von der Pinole (2) endende, ebene Schulter aufweist, von der wenigstens ein hinterschnittener, dem pinolenseitigen Ring (17) zugewandter, umfangsseitiger Kragen (23) absteht, und wobei der pinolenseitige Ring (17) einen an wenigstens einen in eine zugeordnete Hinterschneidung des spindelseitigen Rings (16) eingreifenden Kragen (26) anschließenden, über den Kragen (23) des spindelseitigen Rings (16) nach radial außen vorstehenden Flansch (25) aufweist, dessen äußerer Rand wenigstens eine nach außen führende, radiale Abflußausnehmung (27) der Pinole (2) durchquert.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pinole (2) mehrere, gleichmäßig über ihren Umfang verteilte, radiale Abflußausnehmungen (27) aufweist.

3. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (23) des spindelseitigen Rings (16) mit wenigstens einer umfangsseitigen, in Drehrichtung der Spindel (1) zum Flansch (25) des pinolenseitigen Rings (17) hinführenden, gewindeartigen Nut (24) versehen ist.

4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der spindelseitige Ring (16) mittels einer auf der Spindel (1) aufnehmbaren Spannmutter (18) in axialer Richtung spannbar ist.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußausnehmung bzw. -ausnehmungen (27) im Bereich einer Stufe (21) der Innenkontur der Pinole (2) vorgesehen ist bzw. sind, an die der pinolenseitige Ring (17) mit seinem Flansch (25) andrückbar ist.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Querkeilschlitz (11) abgewandte Flanke der Lageranordnung (3) durch eine weitere, berührungslose Dichtung (13) mit im Querschnitt sägeförmigen Ringen abgedeckt ist.

7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (3) eine aus wachsartigem Fett bestehende Lebensdauerschmierung enthält.