DE19748649C2 - Device for lubricating moving components - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Eine Vorrichtung zum Schmieren von bewegten Bauteilen, z. B. rotierenden Wellen mit sehr kleinen Schmiermittelmengen wie bei der Mikroschmierung, bei welcher die Schmiermittelmenge der Schmierstelle durch eine magnetostriktive Mikropumpe oder ein magnetostriktives Ventil zugeführt wird, deren Ein- und Ausschaltfunktion durch ein bezogen auf sie äußeres Magnetfeld gesteuert wird, welches durch die Bewegung des Bauteiles selbst in magnetische Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil zu deren Betätigung gebracht wird. Die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil ist dabei im Abstand zu dem bewegten Bauteil ortsfest angeordnet, wobei auf dem Bauteil ein Magnet angebracht ist, dessen Feld bei seiner Bewegung mit dem Bauteil in Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil tritt, oder die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil ist auf dem bewegten Bauteil selbst befestigt und der Magnet ist in Abstand dazu ortsfest angeordnet, wobei die Pumpe oder das Ventil bei der Bewegung des Bauteiles mit dem Feld des Magneten in Wechselwirkung tritt.A device for lubricating moving components, e.g. B. rotating shafts with very small amounts of lubricant as in micro-lubrication, in which the amount of lubricant is supplied to the lubrication point by a magnetostrictive micropump or a magnetostrictive valve, the on and off function of which is controlled by an external magnetic field, which is controlled by the movement of the Component itself is brought into magnetic interaction with the pump or the valve to actuate it. The magnetostrictive micropump or valve is arranged at a distance from the moving component, a magnet being attached to the component, the field of which, when it moves, interacts with the pump or valve, or the magnetostrictive micropump or the valve is fastened to the moving component itself and the magnet is arranged in a fixed distance therefrom, the pump or the valve interacting with the field of the magnet during the movement of the component.

Description

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmieren von bewegten Bauteilen, z. B. rotierenden Wel­len mit sehr kleinen Schmiermittelmengen wie bei der Mi­kroschmierung, bei welcher die Schmiermittelmenge der Schmierstelle durch eine magnetostriktive Mikropumpe oder ein magnetostriktives Ventil zugeführt wird, deren Ein- und Ausschaltfunktion durch ein bezogen auf sie äußeres Magnetfeld gesteuert wird, welches durch die Bewegung des Bauteiles selbst in magnetische Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil zu deren Betätigung gebracht wird.The present invention relates to a device forLubrication of moving components, e.g. B. rotating wellen with very small amounts of lubricant as with the MiKroschmierung, in which the amount of lubricantLubrication point through a magnetostrictive micropump ora magnetostrictive valve is fed, whose inputand switch-off function by means of an exterior related to itMagnetic field is controlled by the movement of theComponent itself in magnetic interaction with thePump or the valve is brought to their actuation.

Die Erfindung befasst sich mit der Schmierung von beweg­ten Bauteilen, vorzugsweise rotierenden Wellen mit sehr geringen Schmiermittelmengen, wie sie bei der sogenannten Mikroschmierung gebraucht werden. Ein Verfahren zum Schmieren von bewegten Bauteilen mit sehr kleinen Schmiermittelmengen ist aus der DE 38 23 497 A1 bekannt, wobei die Schmiermittelmenge der Schmierstelle durch eine Mikropumpe zugeführt wird und wobei deren Ein- und Aus­schaltfunktion durch ein Feld gesteuert wird, welches durch die Bewegung des Bauteiles selbst in Wechselwirkung mit der Pumpe zu deren Betätigung gebracht wird. Dabei erfolgt der Antrieb der Mikropumpe unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes. Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt, die anstelle eines piezoelektrischen alternativ einen magnetorestriktiven Aktor aufweisen.The invention is concerned with the lubrication of movingten components, preferably rotating shafts with verysmall amounts of lubricant, as in the so-calledMicro lubrication are needed. A procedure forLubricate moving parts with very smallLubricant quantities are known from DE 38 23 497 A1,the amount of lubricant of the lubrication point by aMicropump is supplied and their on and offswitching function is controlled by a field whichthrough the movement of the component itself in interactionis brought into operation with the pump. Herethe micropump is driven using thepiezoelectric effect. Furthermore there are devicesknown instead of a piezoelectric alternativehave a magnetorestrictive actuator.

Aufgabe der Erfindung ist es dabei, eine vorteilhafte Vorrichtung unter Aufteilung ihrer Elemente anzugeben, mit welcher die Schmierung nur bei Bedarf, d. h. nur wenn die Bewegung bzw. die Rotation des Bauelementes wirklich stattfindet, in Gang gesetzt wird. Zur Lösung der Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung vor, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist. Eine weitere, vorteilhafte Lösung der Aufgabe ist im Patentanspruch 2 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Merkmalen der Unteransprüche zu sehen.The object of the invention is an advantageousSpecify the device by dividing its elements,with which the lubrication only when needed, d. H. only ifthe movement or rotation of the component reallytakes place, is started. To solve the taskthe present invention proposes a deviceas specified in claim 1. Another,advantageous solution to the problem is in claim 2 specified. Advantageous embodiments of the inventionare to be seen in the features of the subclaims.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß immer nur dann, wenn die Pumpe oder das Ventil durch ge­genseitige Lageveränderung in den Feldbereich des Magne­ten gelangen, eine bestimmte Menge des Schmiermittels vom Reservoir an die Schmierstelle abgegeben wird und damit eine Schmierung bei Drehung z. B. einer Welle immer sicher­gestellt ist. Der Permanentmagnet bietet dabei den weite­ren Vorteil der leistungslosen Ansteuerung der Pumpe, was bei der Zugänglichkeit der Vorrichtung, für ihr Gewicht und für ihre Betriebssicherheit von Bedeutung ist.The particular advantage of the invention is thatonly when the pump or valve is gemutual change of position in the field area of the Magnea certain amount of lubricant fromReservoir is delivered to the lubrication point and thuslubrication when rotating z. B. a wave always safeis posed. The permanent magnet offers the wide rangeren advantage of the powerless control of the pump whatwith the accessibility of the device, for its weightand is important for your operational security.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens werden im folgenden und anhand derFig. 1 bis 5 näher erläutert. Es zeigen dazuFurther details of the method are explained in more detail below and with reference toFIGS. 1 to 5. To show it

dieFig. 1 und 2 Permanentmagnete auf einem bewegten Teil mit ortsfester magnetortriktiver Mikropumpe,Figs. 1 and 2, permanent magnets on a moving part with stationary magnetortriktiver micropump

dieFig. 3 eine magnetostriktive Mikropumpe auf dem be­wegten Teil mit ortsfesten Permanentmagnet,Fig. 3 is a magnetostrictive micropump on the wegten be part with stationary permanent magnet,

dieFig. 4 eine Vorrichtung wie 3, jedoch mit einem Wech­selmagnetfeld;However, selmagnetfeldFigure 4 is a device such as with a 3Wech.

dieFig. 5 eine Anwendung bei der Werkstückbearbeitung.FIG. 5 shows an application in the machining of the workpiece.

Die beschriebene Vorrichtung basiert auf einem Verfahren zum Schmieren von bewegten Bauteilen, z. B. von rotie­renden Wellen mit sehr kleinen Schmiermittelmengen wie sie bei der sogenannten Mikroschmierung benötigt werden. Dazu wird die notwendige Schmiermittelmenge der Schmier­stelle durch eine magnetorstriktive Mikropumpe oder ein magnetostriktives Ventil zugeführt, deren Ein- und Aus­schaltfunktion durch ein, bezogen auf sie, äußeres Mag­ netfeld gesteuert wird. Dieses wird durch die Bewegung des Bauteiles selbst in magnetische Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil zu deren Betätigung gebracht. Magnetorstriktive Mikropumpen oder -ventile besitzen ei­nen magnetostriktiven Aktor, d. h. ein Element, welches sich unter dem Einfluß eines Magnetfeldes in seiner Form oder seiner Lage verändert. Diese Veränderung wird bei Pumpen zum Fördern, bei Ventilen zum Öffnen und Schließen des Ventildurchganges benutzt. Ein zu diesem Zweck geeigneter Aktor kann z. B. eine magnetoreriktive Membrane sein. Das heisst nun, daß der jeweilige Aktor immer dann angeregt wird, wenn die Pumpe oder das Ventil in das Magnetfeld bewegt wird, d. h. der Aktor wird durch das äußere Magnetfeld ferngesteuert. Typische Anwen­dungsfelder für das Verfahren können z. B. kleine Turbi­nenlaufwerke oder die Werkstückbearbeitung durch Drehen oder Fräsen sein. Vorteilhafterweise erfolgt die Schmie­rung dabei immer nur bei Bedarf, d. h. nur dann, wenn die Bewegung oder Rotation wirklich stattfindet.The device described is based on a methodfor lubricating moving components, e.g. B. from rotieshaft with very small amounts of lubricant such asthey are required for so-called micro-lubrication.For this, the necessary amount of lubricant becomes the lubricantset by a magnetorstrictive micropump ormagnetostrictive valve supplied, their on and offswitching function by a, related to them, outer mag netfeld is controlled. This is due to the movementof the component itself in magnetic interactionthe pump or the valve to operate them.Magnetorstrictive micropumps or valves have egga magnetostrictive actuator, d. H. an element whichshape under the influence of a magnetic fieldor changed its location. This change willPumps for conveying, with valves for opening and closingof the valve passage used. One for this purposesuitable actuator can e.g. B. a magnetorictiveMembrane. That means that the respective actuatoris always excited when the pump or valveis moved into the magnetic field, d. H. the actuator is throughthe external magnetic field is remote controlled. Typical usersFields of application for the process can, for. B. small turbiinternal drives or workpiece machining by turningor milling. The Schmie is advantageously carried outtion only when necessary, d. H. only if theMovement or rotation really takes place.

DieFig. 1 bis 5 zeigen nun verschiedene Vorrichtungen in Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens.Figs. 1 to 5 show various devices now in use of the method described above.

Gemäß denFig. 1 und 2 befinden sich Permanentmagnete1 und7 zur Erzeugung von Gleichfeldern auf dem bewegten Teil2, die Pumpen oder Ventile3 sind ortsfest instal­liert. Das heißt nun, daß die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil3 im Abstand zu der Weile2 angeordnet und auf dieser der Magnet1,7 angebracht ist, dessen Feld bei seiner Bewegung mit der Welle in Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil tritt.Referring toFIGS. 1 and 2, there are permanent magnets1 and7 for generating direct fields on the moving part2, the pumps or valves3 are stationary profiled instal. This means that the magnetostrictive micropump or valve3 is arranged at a distance from the shaft2 and on this the magnet1 ,7 is attached, the field of which, when it moves with the shaft, interacts with the pump or the valve.

Gemäß denFig. 3 und 4 werden umgekehrt Magnetfelder eingesetzt, die ortsfest angeordnet sind und an denen sich die Ventile oder Pumpen3 auf dem bewegten Teil2 in der Bewegung bzw. Rotation vorbeibewegen. Das heißt hier, daß die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil 3 auf der Welle2 selbst befestigt und der Magnet1,7 in Abstand dazu ortsfest angeordnet ist, wobei die Pumpe oder das Ventil bei der Bewegung der Welle mit dem Feld des Magneten in Wechselwirkung tritt.Referring toFIGS. 3 and 4, magnetic fields are used vice versa, which are arranged fixed and on which the valves or pumps3 on the moving part2 moving past in the movement or rotation. This means here that the magnetostrictive micropump or valve 3 is attached to the shaft2 itself and the magnet1 ,7 is arranged at a distance from it, the pump or the valve interacting with the field of the magnet when the shaft is moving occurs.

DieFig. 1 zeigt einen Permanentmagneten1 in Hufeisenform zur Erzeugung eines homogenen magnetischen Gleichfeldes, der auf einer drehbaren Welle2 angebracht ist und der die mit Abstand von ihm ortsfest angeordnete magneto­striktive Mikropumpe3 oder ein magnetostriktives Ventil bei Drehung der Welle2 periodisch anregt. Die Pumpe3 fördet dann Schmiermittel aus einem Schmierstoffreservoir6 über die Leitung4 zur Schmierstelle5. Dabei ist die Anordnung so gewählt, daß sich die Pumpe2 bzw. das Ven­til zwischen den Polen des Hufeisenmagnetes1 befindet.Fig. 1 shows a permanent magnet1 in a horseshoe shape for generating a uniform constant magnetic field which is mounted on a rotatable shaft2 and the distance from him fixedly arranged magneto Restrictive micropump3 or a magnetostrictive valve upon rotation of the shaft2 stimulates periodically. The pump3 then delivers lubricant from a lubricant reservoir6 via the line4 to the lubrication point5 . The arrangement is chosen so that the pump2 or the Ven valve is located between the poles of the horseshoe magnet1 .

DieFig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführung derFig. 1. Hier besteht der Permanentmagnet aus einem Stabmagneten7, wobei sich die Pumpe3 bzw. das Ventil periodisch im inhomogenen Feld des Stabmagneten7 bewegt. Dabei können auch mehrere Magnete7 über den Umfang der Welle2 ver­teilt sein. Die Pumpenfunktion ist dieselbe wie bei derFig. 1.FIG. 2 shows a modified embodiment ofFIG. 1. Here the permanent magnet consists of a bar magnet7 , the pump3 or the valve moving periodically in the inhomogeneous field of the bar magnet7 . Several magnets7 can also be divided over the circumference of the shaft2 . The pump function is the same as inFIG. 1.

DieFig. 3 zeigt einen Permanentmagneten8, der jetzt ortsfest von der Welle2 angeordnet ist, wogegen die Pumpe3 oder das Ventil auf der Welle2 als bewegtem Teil befestigt sind. Hier bewegt sich die Pumpe3 bei Drehung der Welle2 am Magneten8 vorbei, die Funktion ist die gleiche wie vorstehend beschrieben. DieFig. 4 zeigt eine Modifikation derFig. 3, wobei der Permanentmagnet durch das magnetische Wechselfeld einer Spule9 ersetzt ist.Fig. 3 shows a permanent magnet8, the stationary now is disposed from the shaft2, the pump3 or the valve whereas on the shaft2 are mounted as a moving part. Here the pump3 moves past the magnet8 when the shaft2 rotates, the function is the same as described above.FIG. 4 shows a modification ofFIG. 3, the permanent magnet being replaced by the alternating magnetic field of a coil9 .

In derFig. 5 ist ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt, die Werkstückbearbeitung beim Drehen. Ein Drehteil10 wird mit dem Drehstahl11 abgedreht, die Schnittstelle12 soll durch die magnetostriktive Mikro­ pumpe oder ein entsprechendes Ventil13 über die Leitung15 aus einem Reservoir14 bei der Bearbeitung mit Schmierstoff versorgt werden. Dazu ist der Hufeisenmagnet16 am Spannfutter17 des Drehteiles10 befestigt und dreht sich mit diesem so an der Pumpe vorbei, daß das U des Magneten die Pumpe13 periodisch umgreift und dadurch deren Aktor betätigt.InFIG. 5, an example of application of the device is shown, the workpiece machining during turning. A rotating part10 is turned off with the turning tool11 , the interface12 is to be supplied by the magnetostrictive micro pump or a corresponding valve13 via line15 from a reservoir14 during processing with lubricant. For this purpose, the horseshoe magnet16 is attached to the chuck17 of the rotating part10 and rotates with it past the pump such that the U of the magnet periodically engages around the pump13 and thereby actuates its actuator.

Bezugszeichenliste:Reference symbol list:

11

Permanentmagnet
Permanent magnet

22nd

Welle
wave

33rd

magnetostriktive Pumpe oder Ventil
magnetostrictive pump or valve

44th

Leitung
management

55

Schmierstelle
Lubrication point

66

Schmierstoffreservoir
Lubricant reservoir

77

Permanentmagnete
Permanent magnets

88th

Permanentmagnet
Permanent magnet

99

Magnetspule
Solenoid

1010th

Drehteil
Turned part

1111

Drehstahl
Turning tool

1212th

Schnittstelle
interface

1313

magnetostriktive Pumpe oder Ventil
magnetostrictive pump or valve

1414

Reservoir
reservoir

1515

Leitung
management

1616

Hufeisenmagnet
Horseshoe magnet

1717th

Spannfutter
Chuck

Claims (4)

Translated fromGerman

1. Vorrichtung zum Schmieren von bewegten Bauteilen, z. B. rotierenden Wellen mit sehr kleinen Schmiermit­telmengen wie bei der Mikroschmierung, bei welcher die Schmiermittelmenge der Schmierstelle durch eine magne­tostriktive Mikropumpe oder ein magnetostriktives Ven­til zugeführt wird, deren Ein- und Ausschaltfunktion durch ein bezogen auf sie äußeres Magnetfeld gesteuert wird, welches durch die Bewegung des Bauteiles selbst in magnetische Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil zu deren Betätigung gebracht wird,dadurch ge­kennzeichnet, daß die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil (3,13) im Abstand zu dem bewegten Bauteil (2,10) ortsfest angeordnet und auf dem Bauteil (2,10) ein Magnet (1,7,16) angebracht ist, dessen Feld bei seiner Bewegung mit dem Bauteil (2,10) in Wechselwir­kung mit der Pumpe oder dem Ventil (3,13) tritt.1. Device for lubricating moving components, eg. B. rotating shafts with very small lubricant quantities such as in micro-lubrication, in which the amount of lubricant is supplied to the lubrication point by a magnetic tostrictive micropump or a magnetostrictive valve, the on and off function of which is controlled by an external magnetic field, which is controlled by the movement of the component itself is brought into magnetic interaction with the pump or the valve to actuate it,characterized in that the magnetostrictive micropump or the valve (3 ,13 ) is arranged in a fixed distance from the moving component (2 ,10 ) and on the component (2 ,10 ) a magnet (1 ,7 ,16 ) is attached, the field of which, when moving with the component (2 ,10 ), interacts with the pump or the valve (3 ,13 ).2. Vorrichtung zum Schmieren von bewegten Bauteilen, z. B. rotierenden Wellen mit sehr kleinen Schmiermit­telmengen wie bei der Mikroschmierung, bei welcher die Schmiermittelmenge der Schmierstelle durch eine magne­tostriktive Mikropumpe Oder ein magnetostriktives Ven­til zugeführt wird, deren Ein- und Ausschaltfunktion durch ein bezogen auf sie äußeres Magnetfeld gesteuert wird, welches durch die Bewegung des Bauteiles selbst in magnetische Wechselwirkung mit der Pumpe oder dem Ventil zu deren Betätigung gebracht wird, dadurch ge­kennzeichnet, daß die magnetostriktive Mikropumpe oder das -ventil (3) auf dem bewegten Bauteil (2) selbst befestigt und der Magnet (8,9) in Abstand dazu ortsfest angeordnet ist, wobei die Pumpe oder das Ventil (3) bei der Bewe­gung des Bauteiles (2) mit dem Feld des Magneten (8,9) in Wechselwirkung tritt.2. Device for lubricating moving components, eg. B. rotating shafts with very small lubricant quantities such as in micro-lubrication, in which the amount of lubricant is supplied to the lubrication point by a magnetic tostrictive micropump or a magnetostrictive valve, the on and off function of which is controlled by an external magnetic field, which is controlled by the movement of the component itself is brought into magnetic interaction with the pump or the valve to actuate it, characterized in that the magnetostrictive micropump or the valve (3 ) is attached to the moving component (2 ) itself and the magnet (8 ,9 ) is arranged at a fixed distance from it, the pump or the valve (3 ) interacting with the field of the magnet (8 ,9 ) when the component (2 ) is moved.3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Magnet ein Permanentmagnet mit einem Gleichfeld ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterizeddraws,that the magnet is a permanent magnet with a constant fieldis.4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß das magnetische Feld das Gleich- oder Wechselfeld eines Elektromagneten ist.4. The device according to claim 1 or 2, characterizeddraws,that the magnetic field is the DC or AC fieldof an electromagnet.