-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen
eines Schmiermittels zu Maschinenelementen oder
-gliedern, die an bestimmten Stellen verwendet werden, die für
Menschen nicht leicht zugänglich sind, um eine längere
Lebensdauer der Maschine zu erhalten.
-
Bis jetzt gab es zwei Arten, Elemente einer Maschine, wie
z.B. Lager oder Zahnräder, zu schmieren. Bei einer Art
werden sie ständig mit Schmieröl versorgt, wie es z.B. in
der Veröffentlichungsschrift Nr. 45-7603 eines geprüften
japanischen Patentes offenbart ist. Bei einer anderen Art
wird Schmiere, ein Festschmierstoff oder dergleichen
eingespritzt oder beschichtet (d.h., in einer Schicht
aufgetragen), wenn die Maschine gestartet wird.
-
Wenn ein Maschinenelement mit einem Festschmierstoff
geschmiert wird, ist die Lebensdauer des Elements
beendet, wenn der Schmierstoff trocknet. Ein Problem tritt
auf, wenn das Maschinenelement im Weltraum oder in einem
Atomreaktor verwendet wird. Da sein Austausch und andere
Wartungsarbeiten in solchen Umgebungen in dem oben
beschriebenen Fall nur mit Schwierigkeiten ausgeführt
werden können, ist es manchmal notwendig, das ganze
System zusammen mit dem Maschinenelement aufzugeben. Auf
der anderen Seite bringt eine ständige Zufuhr von
Schmiere, Öl usw. das Problem mit sich, daß eine unnötig große
Menge an Schmiermittel zugeführt wird.
-
Im Falle von Maschinenelementen, die in gewissen
Umgebungen verwendet werden, die Wartungsarbeiten schwierig
machen, ist das oben beschriebene Problem ernst, da das
Austrocknen des Schmiermittels zu Beschädigungen der
Maschinenelemente geführt hat, was manchmal zur
Unbrauchbarkeit des gesamten Systems führte.
-
Ähnliche Probleme treten bei Vorrichtungen auf, die in
der US-A-4 011 927 und der EP-A-288 941 beschrieben sind,
die die Merkmale des Oberbegriffs des unabhänigen
Anspruchs 1 enthalten und in denen ein Schmiermittel
Maschinenelementen zugeführt wird, indem hierfür ein
spezielles Ventil geschaltet wird.
-
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zum Zuführen eines Schmiermittels zu einem
Maschinenelement zu schaffen, das in einer bestimmten
Umgebung verwendet wird, die die Ausführung einer
Wartungsarbeit erschwert, wobei die Vorrichtung ein
Austrocknen oder Verdampfen des Schmiermittels verhindern
und einen guten Schmierzustand des Maschinenelements für
eine lange Zeit sicherstellt.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch
1 beschriebene Vorrichtung gelöst.
-
Weitere Entwicklungen und bevorzugte Ausführungsformen
sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.
-
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen
weiter beschrieben. Es zeigen
-
Fig. 1 bis 4 schematische Ansichten, die verschiedene
Arten des Grundaufbaus einer
erfindungsgemäßen Schmiermittelzufuhrvorrichtung
zeigen,
-
Fig. 5 bis 23 verschiedene Ausführungsformen von
erfindungsgemäßen
Schmiermittelzufuhrvorrichtungen, die eine
Schmiermittelzufuhreinrichtung verwenden, die im Prinzip einen
Festschmierstoff und eine Einrichtung zum
Erhitzen und Verdampfen des
Festschmierstoffs umfaßt, wobei
-
Fig. 5 und 6 Querschnittsansichten von
Ausführungsformen sind, in denen das zu schmierende
Maschinenelement von einem Kugellager
gebildet wird,
-
Fig. 7 und 8 Ansichten von Ausführungsformen sind, bei
denen das Maschinenelement von einem
Gleitlager gebildet wird, wobei Fig. 8
eine Querschnittsansicht ist,
-
Fig. 9 und 10 Ansichten von anderen Ausführungsformen
sind, bei denen das Maschinenelement von
einem Zahnradmechanismus gebildet wird,
-
Fig. 11 eine Teilansicht einer anderen
Ausführungsform ist, bei der das
Maschinenelement von einer Kugelumlaufspindel gebildet
wird,
-
Fig. 12 eine Ansicht einer noch weiteren
Ausführungsform ist, bei der das
Maschinenelement von einem Führungsmechanismus
gebildet wird, und
-
Fig. 13 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform
ist, bei der das Maschinenelement ein
Zugantrieb ist,
-
Fig. 14 ein Diagramm ist, das eine Kennlinie des
Betriebes eines Maschinenelements zeigt,
die durch die Erfindung erhalten wird,
-
Fig. 15 eine schematische Ansicht ist, die die
Anordnung einer
Schmiermittelzuführvorrichtung zeigt, die auf die Erzielung der
in Fig. 14 gezeigten Betriebskennlinie
gerichtet ist,
-
Fig. 16 bis 18 Ansichten von Ausführungsformen sind, bei
denen das Maschinenelement von einem
Kugellager gebildet wird, wobei Fig. 17 eine
vergrößerte perspektivische Ansicht eines
Abschnitts mit einem Kugellager ist,
-
Fig. 19 und 20 vergrößerte perspektivische Ansichten von
Kugellagern sind, die als
Maschinenelemente in verschiedenen Ausführungsformen
dienen,
-
Fig. 21 und 22 vergrößerte Schnittansichten von
Kugellagern sind, die als Maschinenelemente in
weiteren verschiedenen Ausführungsformen
dienen, und
-
Fig. 23 eine Ansicht einer Ausführungsform ist,
bei der das Maschinenelement ein
Gleitlager ist,
-
Fig. 24 eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Schmiermittelzuführvorrichtung ist,
die eine Schmiermittelzufuhreinrichtung
verwendet, die eine Ionenkanone aufweist.
-
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen
beschrieben.
-
Die Fig. 1 bis 4 sind schematische Darstellungen
verschiedener Arten des Grundaufbaus einer erfindungsgemäßen
Schmiermittelzuführvorrichtung.
-
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau umfaßt eine
Schmiermittelzuführvorrichtung eine
Schmiermittelzuführeinrichtung 2 (nachstehend als "Tribo-Beschichtungseinheit" oder
"Tribo-Beschichtungseinrichtung" bezeichnet) für eine
Zufuhr von Schmiermittel zu einem gesamten
Maschinenelement 1 oder einem Teil davon, einer elektrischen
Stromquelle 3 für eine Versorgung der
Tribo-Beschichtungseinheit 2 mit elektrischem Strom und ein Steuergerät
4 für eine Steuerung der elektrischen Stromquelle 3. Wie
es nachstehend näher beschrieben wird, ist die Tribo-
Beschichtungseinheit 2 beispielsweise eine Einrichtung
für eine geeignete Verdampfung eines Festschmierstoffs,
eine Vakuum-Ablagerungseinrichtung oder eine Ionenkanone.
Eine solche Tribo-Beschichtungseinheit 2 führt
intermittierend einen Schmierstoff zu, wenn die elektrische
Stromquelle 3 durch das Steuergerät 4 geeignet gesteuert
wird. Für diesen Zweck ist die Art und Weise, in der das
Steuergerät 4 die Steuerung durchführt, vorher so
eingestellt, daß der Schmierstoff intermittierend, z.B.
invorherbestimmten Intervallen, von der
Tribo-Beschichtungseinheit 2 dem Maschinenelement 1 zugeführt wird. Das
Steuergerät 4 steuert die elektrische Stromquelle 3
insbesondere dadurch, daß sie eine An-Aus-Steuerung auf
Zeitbasis durchführt oder daß sie den von der Stromquelle
3 zugeführten elektrischen Strom erhöht oder verringert.
Durch diese Steuerung kann das Maschinenelement 1 für
eine lnage Zeit geschmiert werden. Da die Schmierung
immer dann durchgeführt wird, wenn das Maschinenelement 1
Schmierstoff benötigt, ist es möglich, eine längere
Lebensdauer der Maschine zu erreichen.
-
An dem Maschinenelement 1 ist eine Fühlereinrichtung 5
angebracht, um den Betriebszustand des Maschinenelements
1 zu überprüfen. Die Fühlereinrichtung 5 ermöglicht die
Überwachung des Zustands des Maschinenelements 1 und gibt
ein Signal aus, das erfaßten Betriebszustand anzeigt. uf
der Basis der Höhe des Erfassungssignals sorgt das
Steuergerät 4 für den Betrieb der elektrischen Stromquelle 3,
damit Schmierstoff zugefügt wird. Die Fühler sind
beispielsweise ein Temperaturfühler, ein Vibrationsfühler
und ein Drehmomentfühler. Wenn ein Temperaturfühler als
Fühlereinrichtung 5 verwendet wird, wird ein Anstieg der
Temperatur aufgrund der Erzeugung von Wärme erfaßt, wenn
das Maschinenelement 1 nicht gut geschmiert wird.
Deswegen wird Schmierstoff durch die Betätigung des
Steuergeräts 4 dem Maschinenelement 1 zugeführt, bevor irgendeine
Beschädigung des Maschinenelements 1 verursacht wird. Auf
diese Weise ermöglicht der in Fig. 1 gezeigte Aufbau die
Zufuhr einer minimal notwendigen Menge an Schmierstoff,
wann immer eine Schmierung notwendig ist, wodurch eine
hohe Zuverlässigkeit des Maschinenelements 1
sichergestellt und eine lange Lebensdauer des Maschinenelements
erreicht wird.
-
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Zuführung
eines Schmierstoffs durch die Hinzuführung eines
Schalters 6, um einen Kreis zu öffnen und zu schließen, der
die Fühlereinrichtung 5 und das Steuergerät 4 verbindet.
Durch diesen Aufbau kann die Vorrichtung zur Zuführung
eines Schmierstoffs mit einem höheren Freibeitsgrad
betrieben werden, als dies bei dem in Fig. 1 gezeigten
Aufbau möglich ist.
-
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist eine
Fernsteuerung 8 aufgenommen, so daß Schmierstoff in
Ansprechung auf einen Befehl zugeführt wird, der von einem
entfernten Ort ausgegeben wird. Die Fühlereinrichtung 5
ermöglicht beispielsweise, den Betriebszustand eines sich
beispielsweise innerhalb eines Atomreaktors befindlichen
Ausrüstungselements in einem Abstand am Boden zu
überwachen, und Schmierstoff wird, falls notwendig, dem
Element 1 zugeführt. Dieser Aufbau ermöglicht es, immer
Informationen über den Zustand des Maschinenelements 1 zu
erhalten, wodurch der Zuverlässigkeitsgrad erhöht wird.
-
Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, wird ein Signalausgang aus
der Fühlereinrichtung 5 ständig von einem entfernten Ort
überwacht und immer, wenn es notwendig ist, die Zufuhr
von Schmierstoff durch Unterbrechung der
Rückführungsrege1ung der Fühlereinrichtung 5 des Steuergerätes 4 und
der elektrischen Stromquelle 3 bewirkt. Bei diesem Aufbau
kann deshalb die Zuführung von Schmierstoff leicht von
einem entfernten Platz aus bewirkt werden.
-
Verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Zuführen von Schmierstoff werden nun
beschrieben.
-
Bei den in den Fig. 5 bis 13 gezeigten Vorrichtungen wird
eine Trio-Beschichtungseinheit verwendet, die
hauptsächlich einen Festschmierstoff und eine
Heiz-Verdampfungseinrichtung aufweist.
-
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das
Maschinenelement ein Kugellager 10 ist, und die
Trio-Beschichtungseinheit eine Vakuum-Ablagerungsquelle 11 aufweist.
Obwohl die Vakuum-Ablagerungsquelle 11 mit einer Heizung
12 für die Verdampfung der Quelle 11 kombiniert ist, kann
alternativ ein Elektronenstrahl verwendet werden, um die
gleichen Wirkungen zu erzielen. Es können mehrere Vakuum-
Ablagerungsquellen 11 verwendet werden. Eine Anordnung,
bei der Ag und Au, die oft zur Bildung von
Festschmierstoffen verwendet werden, gleichzeitig oder abwechselnd
abgelagert werden, ist einer Anordnung vorzuziehen, bei
der Ag oder Au, die einen Feststoff bilden, einzeln
verwendet werden. Dies ist deswegen der Fall, weil die
erste Anordnung eine erhöhte Schmierwirkung ermöglicht.
Wie es vorstehend erwähnt wurde, kann die
Fühlereinrichtung 13 ein Temperaturfühler, ein Vibrationsdetektor und
ein Drehmomentdetektor sein, die einfach handhabbar sind.
-
Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform ist der in Fig. 5
gezeigten darin ähnlich, daß das Maschinenelement ein
Kugellager 10 ist, sie unterscheidet sich jedoch dadurch,
daß mit einer Vakuum-Ablagerungsquelle 11 teilweise in
dem stationären Rin, d.h., in dem Außenring des Lagers 10
eingebettet ist. Wenn sich der Außenring auf der
Antriebsseite befindet, kann die kleine Einheit mit der
Quelle 11 an dem Innenring angeordnet sein, um die
Zuführung von Drähten zu erleichtern, durch die Strom-fließt.
Ein anderer Unterschied in Fig. 6 besteht darin, daß eine
Dichtungseinrichtung 51 vorgesehen und auf jeder Seite
des Kugellagers 10 angeordnet ist. Hierdurch kann das
Schmiermittel von der kleinen Vakuum-Ablagerungsquelle 11
wirksam auf dem richtigen Abschnitt abgelagert werden.
Auf diese Weise bildet das Kugellager 10 ein kompaktes
Lager mit einer Ablagerungseinheit, das einen hohen
Ablagerungsgrad erreicht.
-
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform weist die
Tribo-Beschichtungseinheit eine rechtwinklige Vakuum-
Ablagerungsquelle 37 auf, und eine Lagerbuchse 36 eines
Gleitlagers ist darin mit einem Axialschlitz 36
ausgebildet. Die rechtwinklige Vakuum-Ablagerungsquelle 37 ist
längs und gegenüberliegend des Axialschlitzes 36a so
angeordnet, daß der verdampfte Schmierstoff auf der
Oberfläche der Welle 9 abgelagert werden kann. Die bei
dieser Ausführungsform verwendete Fühlereinrichtung ist
ein Vibrationsdetektor 13. Der Fühler 13 kann alternativ
auch ein Temperaturfühler oder ein Drehmomentedetektor
sein. Bei dem gezeigten Beispiel ist die rechtwinklige
Vakuum-Ablagerungsquelle 37 mit einer Heizung 38 zur
Verdampfung von Schmierstoff kombiniert. Die Quelle 37
kann jedoch auch alternativ durch einen E1ektronenstrahl
oder einen Laserstrahl erhitzt werden. Selbst wenn das
Gleitlager 36 an einem Ort verwendet wird, der von
Menschen nicht leicht zugänglich ist, kann das Lager 36 mit
der Anordnung dieser Ausführungsform immer, wenn es
notwendig ist, durch Ablagerung von Schmierstoff, z.B.
Schmierstoff von einem Festschmierstoff, auf der
Oberfläche der Welle 9 entlang der ganzen axialen Länge des
Gleitlagers 36 geschmiert werden, während der Zustand des
Gleitlagers 36 durch den Fühler 13 immer oder zu
geeigneten Zeitpunkten überwacht wird.
-
Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform ist eine
Modifizierung der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform, indem
die rechtwinklige Vakuum-Ablagaerungsquelle 37
aufweisende Einheit und die Lagerbuchse 36 des Gleitlagers
integriert sind. Durch diese Anordnung wird ein kompakter
Aufbau erreicht, während das Risiko einer
Schmierstoffleckage zur Außenseite des Lagers 36 hin verringert wird.
Wenn die der Außenseite der Welle 9 zugewandten
Randabschnitte 36b an dem Schlitz 36a des Lagers 36 außerdem,
wie in Fig. 8 gezeigt, geschnitten sind, wird
unterstützt,
daß der vakuumabgelagerte Schmierstoff fest auf
der Oberfläche der Welle 9 verbleibt, ohne getrennt zu
werden. Wenn mehrere Vakuum-Ablagerungsquellen 37 aus
verschiedenen Metallen am Umfang angeordnet sind, ist es
möglich, mehrere verschiedene Metalle und daher einen
Legierungsschmierstoff abzulagern.
-
Die in den Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsformen
unterscheiden sich von den in den Fig. 5 bis 8 gezeigten
Ausführungsformen dadurch, daß ein Zahnrad als
Maschinenelement dient. Bei der in Fig. 9 gezeigten
Ausführungsform weist die Tribo-Beschichtungseinheit eine Vakuum-
Ablagerungsquelle 11 und eine Heizung 12 zum Erhitzen der
Quelle 11 auf. Die Verwendung der Heizung 12 ist nur ein
Beispiel, und sie kann entweder durch Heizen mittels
eines Elektronenstrahls oder durch Strahlungsheizen
mittels eines Laserstrahls ersetzt werden. Die Vakuum-
Ablagerungseinheit 11 ist gegenüber dem Abschnitt
angeordnet, an dem die Zahnräder 41a und 41b miteinander
kämmen, damit Schmierstoff auf dem Abschnitt der
Zahnräder abgelagert wird, an dem sie in gegenseitigem Kontakt
sind. Bei dieser Ausführungsform kann die die Vakuum-
Ablagerungsquelle 11 enthaltende
Vakuum-Ablagerungseinheit durch eine Ionenkanone ersetzt werden, die
nachstehend beschrieben werden wird, und es können ähnliche
Ergebnisse erhalten werden. In beiden Fällen ist es
möglich, eine lange Lebenszeit des Zahnradmechanismus
sicherzustellen.
-
Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform ist eine
kreisbogenförmige Vakuum-Ablagerungsquelle 37a ein Teil
der Tribo-Beschichtungseinheit und entlang eines
Außenumfangs des Zahnrades 41b angeordnet. Die kombinierte
Heizeinrichtung kann entweder eine Heizung, ein
Elektronenstrahl
oder ein Laserstrahl sein. Aus der Quelle
37a verdampfter Schmierstoff lagert sich auf dem
Abschnitt ab, an dem das Zahnrad 41b mit dem anderen
Zahnrad 41a kämmt, wodurch die Zahnräder 41a und 41b in einem
stoßfreien Zahneingriff bleiben können. Wenn auf der
Seite des anderen Zahnrads 41a eine andere
kreisbogenförmige Vakuum-Beschichtungsquelle 37a vorgesehen ist, kann
der Schmierzustand der Zahnräder 41a und 41b verbessert
werden. Die in Fig. 10 gezeigte Anordnung stellt außerdem
sicher, daß, immer wenn es notwendig ist, die notwendige
Schmierstoffmenge den Zahnrädern zugeführt wird, wodurch
die Erhltung einer beachtlich langen Lebenszeit der
Zahnräder ermöglicht wird.
-
Obwohl es nicht gezeigt ist, kann bei jeder der in den
Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsformen eine
Schmierstoffmischung zugeführt werden, wenn mehrere
Vakuum-Ablagerungseinheiten 37, 37a zur Ablagerung mehrerer
verschiedener Schmierstoffe vorgesehen sind, wodurch ein
hoher Schmiergrad erreicht wird.
-
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der das
Maschinenelement eine Kugelumlaufspindel 46 ist und die Tribo-
Beschichtungseinheit eine Vakuum-Ablagerungsquelle 37 und
eine Heizung 38 aufweist, um eine Verdampfung der Quelle
37 zu verursachen. Die Heizung 38 kann durch einen
Elektronen- oder Laserstrahl ersetzt werden. Eine große
Schmierwirkung kann auch erzielt werden, wenn anstatt der
Vakuum-Ablagerungseinheit eine Ionenkanone verwendet
wird, um Stickstoffionen einzuspritzen, oder wenn die
Vakuum-Ablagerungseinheit zusammen mit einer Ionenkanone
verwendet wird, um ein mit den Ionen vermischtes
Schmiermittel einzuspritzen.
-
Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform, bei der das
Maschinenelement ein Führungsmechanismus mit einer
Führungsschiene 49 und einem Antriebsstift 50 ist. Es werden
mehrere Tribo-Beschichtungseinheiten verwendet, wobei
jede Einheit eine Vakuum-Ablagerungsquelle 11 und eine
Heizung 12 aufweist, die eine Verdampfung der Quelle 11
verursacht. Die Heizung 12 kann durch einen Elektronen-
oder Laserstrahl ersetzt werden. Eine gute Schmierwirkung
kann auch erreicht werden, wenn die
Vakuum-Ablagerungseinheiten durch Ionenkanonen ersetzt werden. Bei allen
diesen Fällen bewegen sich die mehreren
Tribo-Beschichtungseinheiten synchron mit dem Antriebsstift 50. Wenn
die Einheiten in Vorschub- und Rückzugsrichtung des
Antriebsstiftes 50 angeordnet sind, kann während einer
Bewegung in beiden dieser Richtungen eine
Tribo-Beschichtung bewirkt werden, wodurch eine verbesserte
Schmierwirkung erreicht wird. Die Tribo-Beschichtungseinheit kann
alternativ eine Einrichtung sein, die einen
Festschmierstoff auf die Oberfläche der Führungsschiene 49 drückt
und dadurch einen Schmierstoff ablagert, wobei eine
ähnliche Schmierwirkung geschaffen wird. Diese
Ausführungsform ist deshalb auf die Erreichung einer langen
Lebensdauer des Führungsmechanismus gerichtet.
-
Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform, bei der das
Maschinenelement ein Reibungsantrieb ist, und die
Tribo-Beschichtungseinheit weist eine Vakuum-Ablagerungsquelle 11
und eine Heizung 12 für ein Heizen der Quelle 11 auf. Die
Heizung 12 kann durch Heizen mittels eines Elektronen-
oder Laserstrahls ersetzt werden. Die
Vakuum-Alagerungseinheit kann alternativ eine Ionenkanone, eine
Ölzufuhrvorrichtung oder eine Vorrichtung sein, die einen
Festschmierstoff andrückt und beschichtet. Wenn die Einheit
von der Art ist, die ein Andrücken und Beschichten oder
eine Vakuumablagerung eines Festschmierstoffs bewirkt,
können mehrere solcher Einheiten vorgesehen werden, damit
gleichzeitig mehrere Materialien aufgebracht werden.
Hierdurch ist es möglich, die Wirkung einer
Schmierstoffmischung zu erreichen, wodurch ein besserer
Schmierungsgrad erhalten wird. Durch diese Ausführungsform kann
deshalb eine lange Lebensdauer des Reibungsantriebs
erreicht werden.
-
Bei jeder der in den Fig. 1 bis 13 gezeigten
Ausführungsformen kann eine Schmierung auf folgende Weise ausgeführt
werden. Wie es in Fig. 14 gezeigt ist, wird für einen
bestimmten Zeitabschnitt nach Zufuhr eines Schmierstoffes
der Druck P, der auf die Oberflächen in dem Abschnitt
gegenseitiger Berührung, auf die relativ zueinander
gleitenden Oberflächen oder die relativ zueinander
drehenden Oberflächen wirkt, klein gehalten, und danach
kehrt der Druck P auf einen Wert P0 zurück, der während
eines Normalbetriebes angenommen wird. Wenn die
Schmierung auf diese Weise durchgeführt wird, ist es möglich,
daß ein Festschmierstoff fest an den Gleichtflächen
anhaften kann, wodurch die Erreichung einer langen
Lebensdauer ermöglicht wird.
-
Fig. 15 zeigt ein Beispiel der Anordnung zur Steuerung
des Drucks, der in der in Fig. 4 gezeigten Weise auf die
passenden Flächen aufgebracht wird. Bei dieser
Ausführungsform dient ein Kugellager 10 als Maschinenelement.
-
Diese Anordnung weist einen Mechanismus auf, bei dem die
Spitze eines Druckarmes 33 durch die Wirkung eines
Kruckkolbens 39 gegen den Außenring eines Kugellagers 10
gedrückt wird. Die Kraft, mit der der Kolben 39 arbeitet,
wird erhöht oder verringert, um die Axialbelastung zu
erhöhen oder zu verringern. Auf diese Weise kann der
Mechanismus die Belastung einstellen, die zwischen den
Wälzelementen und dem äußeren oder inneren Ring des
Kugellagers 10 wirkt. Der Druckkolben 39, der zur
Betätigung des Druckarmes 33 verwendet wird, kann druch einen
Motor, eine Einrichtung zur Erzeugung einer
elektromagnetischen Kraft oder dergleichen ersetzt werden. Bei der in
Fig. 15 gezeigten Anordnung wird eine
Vakuum-Ablagerungsquelle 11 über ein Steuergerät 15 erhitzt, das mit einem
Signal von einer Fühlereinrichtung 13 arbeitet. Danach
wird die von dem Kolben 39 hinzugefügte Belastung während
der Ablagerung auf einem geringen Wert gehalten. Nach
erfolgter Ablagerung oder in einer späten Stufe der
Ablagerung wird die von dem Druckkolben 39 hinzugefügte
Belastung erhöht, und der Mechanismus arbeitet normalem
Betrieb. Wenn der Kolben 39 auf die oben beschriebene
Weise gesteuert wird, ist es möglich, die in Fig. 14
gezeigte Flächendrucksteuerung zu bewirken. Diese Art der
Steuerung kann bei allen beschriebenen
Tribo-Beschichtungseinheiten vorgesehen werden, die bereits anhand der
Fig. 5 bis 13 beschrieben wurden. In diesem Fall ist es
möglich, eine verbesserte Wirkung des verwendeten
Schmierstoffes zu erhalten und die Lebensdauer des
Maschinenelements weiter zu erhöhen.
-
Bei den in den Fig. 16 bis 23 gezeigten Vorrichtungen
wird eine Tribo-Beschichtungseinheit verwendet, die
hauptsächlich eine Laserkanone 22 zur Verdampfung eines
Festschmierstoffes aufweist.
-
Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform, bei der das
Maschinenelment ein Kugellager 10 ist und die
Tribo-Beschichtungseinheit Vakuum-Ablagerungsquellen 21 aufweist, die
von einem Festschmierstoff gebildet werden. Laserstrahlen
24, die durch die Laserkanone 22 erzeugt werden und durch
Laseroptiken 23 fokussiert werden, werden als
Einrichtungen zur Verdampfung des die Quelle 21 bildenden
Festschmierstoffes verwendet. Wenn der Festschmierstoff 21 am
Umfang in dem äußeren oder inneren Ring des sich
drehenden Lagers 10 eingebettet ist, kann der Festschmierstoff
21 gleichmäßig in Umfangsrichtung verdampft werden, ohne
daß die Laserstrahlen 24 angetrieben werden müssen. Ein
Vibrationsdetektor 25, ein Temperaturfühler 26 und ein
Drehmomentdetektor 27 sind an geeigneten Stellen
angebracht und dienen als Fühler zur Überwachung des
Betriebszustandes des Maschinenelements. Wenn die
Fühlereinrichtung auf diese Weise drei verschiedene Arten von
Fühlern umfaßt, kann eine absolute Information über den
Betriebszustand des Maschinenelements erhalten werden,
wodurch eine passende Schmierstoffversorgung ermöglicht
wird.
-
Die in Fig. 17 gezeigte Ausführungsform ist eine
Modifizierung der in Fig. 16 gezeigten Vorrichtung zur
Zuführung von Schmierstoff zu dem Kugellager 10, indem
Dichtungsplatten 51 (von denen nur eine gezeigt ist) auf
beiden Seiten des Lagers 10 vorgesehen werden, um eine
Schmierstoffleckage aus dem durch Laserstrahlen 24
verdampften Festschmierstoff 21 zu verhindern. Jede
Dichtungsplatte 51 wird von einer Bohrung 52 gebildet, durch
die der Laserstrahl 24 hindurchgeht und auf den
Festschmierstoff 21 projiziert wird. Mit der oben
beschriebenen Anordnung kann der Schmierstoff aus dem
Festschmierstoff 21 wirksam abgelagert werden, während verhindert
wird, daß er zur Außenseite des Kugellagers 10 hin
austritt. Dadurch, daß die Dichtungsplatten 51 vorgesehen
sind, wird zusätzlich verhindert, daß Schmierstoff die
dem Lager 10 benachbarten Maschinenteile verunreinigt.
-
Fig. 18 zeigt eine andere Modifizierung der in Fig. 16
gezeigten Ausführungsform, bei der ein Steuergerät 14 mit
einer Fernsteuerung 8 kombiniert ist. Bei dieser
Ausführungsform können die Laserstrahlen von einem
entfernten Ort aus gesteuert werden, um die Schmierstoffzufuhr
von dem Festschmierstoff 21 nach Bedarf zu bewirken.
-
Die Fig. 19 und 20 zeigen Ausführungsformen, die denen in
Fig. 16 bis 18 gezeigten darin ähneln, daß das
Maschinenelement ein Kugellager ist und daß Laserstrahlen als
Verdampfungseinrichtung für den Festschmierstoff dienen.
Diese Ausführungsformen unterscheiden sich jedoch darin,
daß Festschmierstoffe 21a und 21b mehrerer verschiedener
Arten in den Umfangsrandabschnitten des äußeren oder
inneren Rings des Kugellagers eingebettet sind. Wenn
beispielsweise Ag zur Bildung des Festschmierstoffs 21a
verwendet wird, während Au zur Bildung des anderen
Festschmierstoffs 21b verwendet wird, werden Ag und Au
gleichmäßig durch die Laserstrahlen 24 verdampft, wenn
das Kugellager dreht, wodurch die Ablagerung eines
Legierungsschmierstoffs ermöglicht wird. Wenn bei dieser
Ausführungsform eine Dichtungsplatte auf beiden Seiten
des Lagers verwendet wird, kann ein Schmierstoff wirksam
abgelagert werden, ohne daß das Risiko einer
Verunreinigung der benachbarten Abschnitte der Maschine besteht.
-
Die Fig. 21 und 22 zeigen Ausführungsformen, die den in
Fig. 16 bis 18 gezeigten ähnlich sind, die sich jedoch
darin unterscheiden, daß ein Festschmierstoff 21 nicht in
dem äußeren oder inneren Ring 18 bzw. 19 des als
Maschinenkomponente dienenden Kugellagers eingebettet sind.
Stattdessen ist der Restschmierstoff 21 in Abschnitten in
der Nähe des Lagers 21 eingebettet. Bei der in Fig. 21
gezeigten Ausführungsform ist ein Festschmierstoff 21a in
einem Abschnitt der zugeordneten Welle 9 eingebettet. Bei
der in Fig. 22 gezeigten Ausführungsform ist ein
Festschmierstoff 21a in der Innenumfangsfläche einer Buchse
20 des drehenden Außenrings eingebettet. Bei diesen
Ausführungsformen wird der Festschmierstoff 21 nach
Bedarf durch einen Laserstrahl 24 verdampft. Wenn
Dichtungsplatten auf beiden Seiten des Lagers angeordnet
sind, kann Schmierstoff wirksam von dem Festschmierstoff
21 zu dem Antriebsabschnitt zugeführt werden, ohne daß
das Risiko besteht, daß Schmierstoff zur Außenseite der
Dichtungsplatten austritt.
-
Bei der in Fig. 23 gezeigten Ausführungsform ist ein
Festschmierstoff 21 an den Randabschnitten eines in der
Hülse 36 eines Gleitlagers ausgebildeten Axialschlitzes
befestigt. Der Festschmierstoff 21 ist durch einen
Laserstrah1 24 erhitzt und verdampft. Dadurch, daß eine
Schutzplatte 53 vorgesehen ist, ist es möglich, daß der
Schmierstoff wirksam auf der Oberfläche der Welle 9
abgelagert wird, während gleichzeitig verhindert wird,
daß er zur Außenseite des Gleitlagers austritt.
-
Die in Fig. 24 gezeigte Ausführungsform unterscheidet
sich von den in Fig. 5 bis 23 gezeigten dadurch, daß eine
Ionenkanone 17 als Tribo-Beschichtungseinrichtung
verwedent wird. Bei dem gezeigten Beispiel ist das zu
schmierende Maschinenelement ein Lager 10 mit Kugeln und
Rollen. Wenn die eingespritzten Ionen, wie z.B.
Stickstoffionen, mit einem oder mehreren Schmierstoffen, wie
z.B. Ag, Au, Ti und/oder Pb kombiniert wird, ist es
möglich, das Auftragen eines festen Schmierfilms zu
bewirken.