(57)【要約】エアロゾル分注器（１１０）と、スピンドル（１２０）と、スピンドル（１２０）上にあるツールホルダ（１３０）と、スピンドル（１２０）においてツールホルダ（１３０）の反対側にある回転リードスルー（１４０）を備えており、ダクト（１５０）がツールホルダ（１３０）、スピンドル（１２０）、及び回転リードスルー（１４０）を貫通していて、ダクト（１５０）内部にあるスピンドル管（１６０）によって、主にスピンドルまたはモータスピンドル内部にあるエアロゾルの移動、特に潤滑剤粒子及び／または切削剤粒子の移動が改善する、潤滑システム、特に単一ダクト最小量潤滑システム（１００）が開示されている。このような移動の改善を実現するために、本発明によれば、スピンドル管（１６０）はダクト（１５０）内に電気的に絶縁するようにして装着されていて、及び／または、スピンドル管（１６０）は非導電性材料でできており、及び／または、スピンドル管（１６０）及び／またはダクト（１５０）を電気的に絶縁するように被覆するために、スピンドル管（１６０）及び／またはダクト（１５０）には少なくとも１つの電気的絶縁層が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑システム、特に単一ダクト最小量潤滑システム（１００）であって、エアロゾル発生器（１１０）と、スピンドル（１２０）と、前記スピンドル（１２０）上に配置されているツールクランパ（１３０）と、前記スピンドル（１２０）において前記ツールクランパ（１３０）とは反対側に配置されている回転フィードスルー（１４０）とを有しており、前記ツールクランパ（１３０）、前記スピンドル（１２０）、及び前記回転フィードスルー（１４０）にはダクト（１５０）が貫通していて、前記ダクト（１５０）内にはスピンドル管（１６０）が配置されている、潤滑システムであり、
前記スピンドル管（１６０）は前記ダクト（１５０）内に電気的に絶縁するようにして装着されていて、及び／または、前記スピンドル管（１６０）は導電性ではない材料で形成されており、及び／または、前記スピンドル管（１６０）及び／または前記ダクト（１５０）には、前記スピンドル管（１６０）及び／または前記ダクト（１５０）を電気的に絶縁するようにして被覆している少なくとも１つの電気的絶縁層が設けられていることを特徴とする、潤滑システム。
【請求項２】
前記スピンドル管（１６０）は、前記回転フィードスルー（１４０）及び／または前記ツールクランパ（１３０）上に、電気的に絶縁するように装着されていることを特徴とする、請求項１記載の潤滑システム。
【請求項３】
前記スピンドル管（１６０）は、前記回転フィードスルー（１４０）の前記非回転部分（１４０ａ）に直接的または間接的に接続されている電気絶縁材製ソケットまたは円錐体でプラグ接続することによって、前記回転フィードスルー（１４０）の非回転部分（１４０ａ）上に回転不可能になるように装着されており、及び／または、前記スピンドル管（１６０）は、電気絶縁材製ソケット（１３２）または円錐体を用いて前記ツールクランパ（１３０）に直接的または間接的に接続されている軸受（１３１）内で回転可能になるように、前記ツールクランパ（１３０）に装着されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の潤滑システム。
【請求項４】
前記エアロゾルを中で発生させてエアロゾルライン内に供給し、そこから前記回転フィードスルー、前記スピンドル、及び前記ツールホルダを介して前記ツールに供給するために、独立したエアロゾル発生器が設けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の潤滑システム。
【請求項５】
前記スピンドル管（１６０）は前記ダクト（１５０）内における前記回転フィードスルー（１４０）の非回転部分（１４０ａ）上に回転不可能に装着されていて、少なくとも前記スピンドル（１２０）の一部分を通って前記ツールクランパ（１３０）へと向かう方向へと延びており、前記エアロゾル発生器（１１０）は、エアロゾルが前記スピンドル管（１６０）を通過して、前記ツールクランパ（１３０）、及び／または前記ツールクランパ（１３０）がクランプ可能なツールの方向へと導かれるようにして、前記スピンドル管（１６０）に接続されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の潤滑システム。
【請求項６】
前記スピンドル管（１６０）は前記ツールクランパ（１３０）上に回転可能に装着されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の潤滑システム。
【請求項７】
前記スピンドル管（１６０）は、エアロゾルが前記スピンドル管（１６０）の内壁上、及び一部が前記スピンドル管（１６０）の外壁上の両方で搬送／案内されるように、少なくとも一部が、エアロゾルを搬送／案内するエアロゾルダクト内部に配置されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の潤滑システム。
【請求項８】
前記スピンドル管（１６０）は、前記エアロゾルダクトからエアロゾルを通過させ、また前記エアロゾルダクトのエアロゾルを案内する、少なくとも１つの放出口（１６２）を備えていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の潤滑システム。
【請求項９】
前記エアロゾルダクトは回転可能なダクト管として実現されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の潤滑システム。
【請求項１０】
前記回転可能なダクト管は前記ツールクランパ（１３０）を操作する引棒として実現されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の潤滑システム。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の潤滑システム、特に単一ダクト最小量潤滑システムの、スピンドル、特にモータスピンドル。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルの特徴に係る、エアロゾル発生器及びスピンドルを有する潤滑システム、特に、単一ダクト最小量潤滑システムに関する。
［背景技術］
材料加工時、例えば機械加工時の様々な技術的作業手順において、特に、ツールの機能性を完全に確保し、その耐用期間を延ばすために、加工点で潤滑及び／または冷却を行って加工の信頼性を高めることが効果的である。
【０００２】
例えば、潤滑剤及び／または切削剤のコストや、環境や製造製品の洗浄に費やす額を抑えるために、さらに、環境やオペレータの健康への影響を抑えるために、潤滑剤及び／または切削剤の流れを少量で済ますための試みがこれまでも行われてきた。この取り組みは「最小量潤滑」（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｑｕａｎｔｉｔｙ  ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ：ＭＱＬ）という語によって既に知られており、対応するシステムは通常「最小量潤滑システム」（ＭＱＬシステム）と呼ばれている。このような最小量潤滑システムにおいて、通常の潤滑剤の流れ、及び／または切削剤の流れは、例えば最大で５０ｍｌ／ｈ程度、通例では約１０〜５０ｍｌ／ｈの流量であり、潤滑剤または切削剤は、エアロゾルとして、通常の手法でツール／工作物に供給されている。
【０００３】
エアロゾルは、気体中にある固体または液体の浮遊微小粒子で形成されている異種混合物または分散物として一般的に理解されている。エアロゾルに含有されている浮遊微小粒子は、エアロゾル粒子、エアロゾル微粒子、または液体エアロゾル粒子とも称されている。エアロゾルの挙動は、ほとんどの場合ではその粒子やキャリアガスによって決まる。エアロゾルは、全体で、つまり一体として、動的、流動的、流体的な挙動または流体的な特性をおおむね備えている。上記の潤滑システムの場合、例えば工作機械やモータスピンドル等の場合、エアロゾル粒子には、潤滑剤及び／または切削剤、もしくはいわゆる「冷却潤滑剤」が通常用いられており、防食、乳化、安定化、消泡等用添加剤が、特に水や油とともに含有されている。
【０００４】
現在に至るまで、例えばＤＥ１９６５５３３４Ｂ４に開示されているようないわゆる２ダクトの最小量潤滑システム（以降ではいわゆる２ダクトＭＱＬシステムと略する）と、いわゆる単一ダクト最小量潤滑システム（以降ではいわゆる単一ダクトＭＱＬシステムと略する）との間には、ほとんどの場合において実際に違いが生じてきた。
【０００５】
いわゆる２ダクトＭＱＬシステムの場合、エアロゾルはツールホルダの近傍までは発生させない。この発生は、潤滑剤及び／または切削剤並びに圧縮空気を別個で供給して行うことが多いが、エアロゾルの移送経路が比較的長くなることを避けるため、また、潤滑剤および／または切削剤の必要量を適用／変更する場合において反応時間をできるだけ早くするために、このように行っている。したがって、潤滑剤及び／または切削剤、並びに空気は、ツールスピンドルを通って別個の２つのダクト内へと流され、エアロゾルは回転可能／回転式ツールホルダで、またはその近傍でのみ発生する。
【０００６】
いわゆる単一ダクトＭＱＬシステムの場合、エアロゾル発生器が実際に設けられていることが多い。エアロゾル発生器は、スピンドルまたはモータスピンドルとは別であるか、または、外部／外側に配置されているか、であり、中では潤滑剤及び／または切削剤並びに圧縮空気からエアロゾルが生成されている。エアロゾルは、例えばエアロゾルラインまたはエアロゾル移送ラインへと注入／供給され、そこから特に回転フィードスルー、スピンドル／モータスピンドル、及びツールホルダを介して、ツール／工作物へと供給される。
【０００７】
一般的には、エアロゾルの移送は流れる空気または圧縮空気を用いて行われており、その際には、（圧縮）空気の圧力によって制御されることが多い。特に、移送方向または流れの方向は圧縮空気が取る経路を通る方向であり、エアロゾルの流れの速度／速さもまた、少なくとも圧縮空気の圧力によって決定される。
【０００８】
一方、実際に使用すると、いわゆる単一ダクトＭＱＬシステムの場合、特にスピンドルを有する機械を用いる場合には、エアロゾルのスピンドル経由の移送によって、ツール／工作物に流れる／到達するエアロゾルの供給量、または潤滑剤及び／または切削剤の量が、実際の供給／必要量よりも少なくなる結果となる問題が生じることが示されてきた。その中でも特に、エアロゾル粒子が、特に移送ライン上で時には大幅に凝縮したり、及び／または、漏出してスピンドル内部から消失したりして損失が発生するせいで、使用される潤滑剤及び／または切削剤の量が不都合なほど増加し、また、スピンドル内に好ましくない汚染物質がもたらされた結果、最小量潤滑の所望される効果がもはや十分には実現されなくなってしまう。
［発明の目的および利点］
本発明の目的は、エアロゾル発生器とスピンドルまたはモータスピンドルとを有している潤滑システム、特に単一ダクト最小量潤滑システムであって、特にスピンドルまたはモータスピンドル内部でのエアロゾルの移送、特に潤滑剤粒子及び／または切削剤粒子の移送を改善する潤滑システムを提案することである。
【０００９】
本目的は、潤滑システム、特に導入部で挙げられた種類の単一ダクト最小量潤滑システムから生じ、請求項１の特徴によって実現する。本発明の効果的な実施形態及びさらなる発展は、下位請求項に列挙されている手段の結果として実現可能である。
【００１０】
したがって、本発明に係る潤滑システムは、スピンドル管は回転フィードスルー及び／またはツールクランパ上に電気的に絶縁するようにして装着されていて、及び／または、スピンドル管は導電性ではない材料、例えばプラスチック材料またはセラミックで形成されており、及び／または、スピンドル管及び／またはダクトには、スピンドル管及び／またはダクトを電気的に絶縁するようにして被覆している少なくとも１つの電気的絶縁層が設けられていることを特徴とする。エアロゾルまたはエアロゾル粒子は実質的に帯電しているので、これにより、エアロゾルをツールクランパへ移送することが大幅に改善されることが分かる。
【００１１】
費用をかけた多数の検査や調査により、エアロゾルまたはエアロゾル粒子は、エアロゾルラインを通って発生／噴霧または移送される際に帯電し、特に、スピンドル管またはエアロゾルダクトと相互に作用することが確認できた。このため、従来技術では、エアロゾルラインやスピンドル管の内壁に、エアロゾル粒子もしくは潤滑剤及び／または切削剤が析出するが、潤滑剤及び／または切削剤もしくはエアロゾル粒子は、ツールクランパでは、したがって工作物加工では（直ちに、または速やかに）利用することはできないので、このことは不都合である。よって、従来技術では、析出または分離した潤滑剤及び／または切削剤はその後に、追加発生させたエアロゾル粒子の量だけ補填しなければならず、これにより潤滑剤及び／または切削剤の消費が増加するので望ましくない。
【００１２】
よって、潤滑剤及び／または切削剤の消費を、絶対必要である量に制限するためには、または非常に低く保つためには、本発明に係るエアロゾル移送またはエアロゾルユニットの、電気的絶縁または電気的絶縁された軸受構成が、特に効果的である。
【００１３】
例えば、スピンドル管及び／またはダクトの電気的絶縁層や被覆は、絶縁用の上塗り膜、プラズマセラミック（特にいわゆるＰＥＯ技術）等として実現されている。エアロゾル移送やエアロゾルユニットの電気的絶縁は、このようにして構造上の支出を大幅に抑えて実施可能である。
【００１４】
本発明に係る電気的に絶縁する軸受構成または遮蔽を実現することは特に好適であり、ここで、スピンドル管は、例えば回転フィードスルーの非回転部分に直接的または間接的に接続されている電気絶縁材製ソケットまたは円錐体等でプラグ接続することによって、好ましくは回転フィードスルーの非回転部分上に回転可能になるように装着されてはおらず、及び／または、スピンドル管は、電気絶縁材製ソケットまたは円錐体等を用いてツールクランパに直接的または間接的に接続されている軸受内で回転可能になるように、ツールクランパに装着されている。この軸受は、例えば空気軸受、滑り軸受、ころ軸受、磁気軸受、シャフトシール、またはメカニカルシールとして実現可能であり、及び／または、例えばセラミック製ころ軸受等の電気絶縁材で（直接）形成可能であり、及び／または、セラミック材料製の被膜、スリーブまたは中空円筒形要素、及び／または、セラミック転動要素／セラミックボール等のセラミック碍子を含むこともできる。
【００１５】
スピンドル管の本発明に係る電気的絶縁は、導電性材料からなるスピンドル管、または、導電性ではなく、及び／または、スピンドル／モータスピンドルまたはロータ内において回転不可能に、または静止式で、または回転可能に／回転式に装着／配置されている材料からなるスピンドル管の両方にとって非常に効果的である。エアロゾル粒子もしくは潤滑剤及び／または切削剤の不都合な析出や凝縮は、このようにして、ツール／工作物のエアロゾル移送や潤滑を最適化または最小化できるようにして、効果的に防止できる。したがって、エアロゾル粒子の必要量を、加工物または多岐にわたる加工物／用途に、非常に正確に、及び／または、相対的に直ちに／速やかに適用することが可能である。
【００１６】
本発明の特定のさらなる発展形において、ダクト内にはスピンドル管が配置されており、スピンドル管は回転フィードスルーの非回転部分上に回転不可能に装着されていて、少なくともスピンドルの一部分を通って（回転式／回転可能）ツールクランパへと向かう方向へと延びており、エアロゾル発生器（非回転式／静止式であるか、または、スピンドルのステータに応じて外部／外側に配置されている）は、エアロゾルが（非回転／静止式）スピンドル管を通過して、（回転式／回転可能な）ツールクランパ、及び／またはツールクランパがクランプ可能な（回転式／回転可能な）ツールの方向へと導かれるようにして、（非回転／静止式）スピンドル管に接続されている。これは、本発明に係るスピンドル管は、ダクト内部に、またはスピンドルまたはモータスピンドル、特にスピンドルの回転式／回転可能なロータの中央／中心が空洞の空間／通路内部に位置して／配置されていて、さらに、非回転式または固定式／静止式であることを意味している。スピンドル／モータスピンドルの回転フィードスルーまたは（非回転）ステータとの接続／軸受構成／固定が、ここでは効果的に行われている。
【００１７】
従来技術では、エアロゾルまたはエアロゾル粒子が内壁上で凝縮し、さらにツールクランパまたはツールに移送／案内せず、または少ししか移送／案内しない回転式エアロゾル管／エアロゾルダクトを有しているので、回転壁または内壁の流れの巻き込みが影響した結果としてエアロゾルまたはエアロゾル粒子に遠心力／遠心作用が生じる。しかし、従来技術とは違い、静止式、つまり非回転または非回転式スピンドル管がこれらの作用の発生を防ぐ。
【００１８】
回転フィードスルーまたはステータ／ステータハウジングの対応する要素によって、ここでは、エアロゾルまたはエアロゾルの流れにはスピンドルまたはモータスピンドルの固定要素／ステータと回転要素／ロータとの間に（好ましくは封止された）移行があるようにすることが可能になる。本発明の観点では、この際に、スピンドル／モータスピンドルまたはステータ／ステータハウジングの回転フィードスルーまたは端面吸込み／流入ダクト内に配置／固定されている静止式スピンドル管によって動作時には回転するツールクランパまたはロータに、エアロゾルが到達するので、スピンドル管は、回転フィードスルーの構成要素の一部または構成要素である。
【００１９】
独立したエアロゾル発生器が好ましくは設けられていて、つまり、ステータ／ステータハウジングの外側に配置されていて、または、スピンドルまたはモータスピンドルに関係する空間の外側に／空間に配置されていて、エアロゾル発生器内では、潤滑剤及び／または切削剤並びに（圧縮）空気からエアロゾルが発生している。エアロゾルは、例えばエアロゾルラインまたはエアロゾル移送ラインへと注入／供給され、そこから特に本発明に係る回転フィードスルー及びスピンドル管を用いて、スピンドル／モータスピンドルまたは回転可能なロータへ、そしてツールホルダまたはツール／工作物へと供給／移送される。
【００２０】
エアロゾルの発生及び／または移送は、好ましくは、流れる空気または圧縮空気を用いて、及び／または、圧力、つまり約３０００ｂａｒまでの高圧を潤滑剤及び／または切削剤に印加することによって行われている。その際には、エアロゾルの流速、もしくは潤滑剤及び／または切削剤の（単位時間当たりの）量は、（圧縮）空気の圧力によって、及び／または、潤滑剤及び／または切削剤の注入圧力によって、及び／または、潤滑剤及び／または切削剤の注入時間または注入リズム／注入パルシングによって効果的に調整／制御されている。
【００２１】
例えば、エアロゾルを発生させるために、高圧ポンプによって、３０００ｂａｒまでの、好ましくは例えば２５０〜２５００ｂａｒの潤滑剤及び／または切削剤の注入圧力が発生する。エアロゾル発生器または高圧ポンプ、及び／または、少なくとも１つの効果的な制御可能注入ノズル、特に、好ましくはノズルダクトまたは交差または衝突する液体ジェットを噴霧／散布する少なくとも２つのノズルダクトを有する高圧注入ノズルからなる、効果的な電子制御ユニットが、一方では注入圧力、及び／または注入時間、及び／または注入リズム／注入パルスの調整／制御を行うために、及び／または、他方では、空気圧力または空気流速またはエアロゾルの流れの調整／制御を行うために、使用可能である。潤滑剤及び／または切削剤の最小量または極小量の効果的なエアロゾルの発生または調整は、例えば数秒または数分の一秒の注入間隔で断続する数マイクロ秒／ミリ秒の注入パルスが印加される（高圧）パルス方式で、潤滑剤及び／または切削剤を注入することによって正確に実行できる。この際には、多岐にわたる加工物（例えばフライス、穴あけ工具、ホーニング工具等のツール類、工作物直径、供給速度、切削速度、ツール／工作物材料等）がツール／工作物において必要とする潤滑剤及び／または切削剤の量を、非常に正確に／計量して、または効果的に、適用することを実現することも可能である。
【００２２】
本発明に係る潤滑システム、特に単一ダクト最小量潤滑システムは、少なくとも１つのエアロゾル発生器と、スピンドルと、スピンドル上に配置されているツールクランパと、スピンドルにおいてツールクランパとは反対側に配置されている回転フィードスルーとを備えており、ツールクランパ、スピンドル、及び回転フィードスルーにはダクトが貫通している。一般に、スピンドル、ツールクランパ、及び回転フィードスルーはほぼ回転対称形状の部品であり、ダクトは、例えば穴として実現可能であるが、スピンドル、ツールクランパ、及び回転フィードスルーの共通回転軸上に位置している。この場合、ツールクランパは自動クランパと手動クランパのどちらでもあり得る。
【００２３】
したがって、少なくともスピンドルまたはロータの領域において、単一ダクトＭＱＬシステムの場合での通常のやり方とは反対に、エアロゾルが主に、または必ず案内されるのは、ロータのダクト内ではなく、ダクト内に配置されており、回転フィードスルーの非回転部分上に効果的に回転不可能に装着されていて、少なくともスピンドルの一部分を通ってツールクランパに向かう方向に延びている、本発明に係るスピンドル管内である。よって、本発明によれば、スピンドル管は、内壁に沿って／内壁の長手方向に、または内側の円筒形中空空間内で、エアロゾルを案内または移送する。
【００２４】
このようにして、エアロゾル発生器をダクト全体ではなく、ダクト内に／ダクト内部に配置されているスピンドル管に直接接続する。この接続は、好ましくはダクト及びスピンドル／ロータの長手方向軸に同心になるように、エアロゾルを、スピンドル管を通って、ツールクランパ及び／またはツールクランパを介してクランプされているツールの方向に案内するようにして行われている。このような手段により、エアロゾルのツールクランパへ送出が著しく改善することになる。外部からの影響要因を排除して、その結果として特に送出の効率が高まる。
【００２５】
実験結果から、エアロゾル移送中の問題は、本発明に係る、回転不可能に装着されたスピンドル管を、スピンドルを貫通し、エアロゾルをツールクランパの方向へと移送するダクト部分の内部に設けた結果、大幅に低減することが示されている。
【００２６】
この場合、スピンドル管がツールクランパ内へと延びていると特に好適である。
スピンドル管は、回転フィードスルー上だけでなく、ツールクランパ上にも装着されていると、スピンドル管の機械的安定性が向上するとともに、回転軸の長手方向の位置合わせが支持されるので、特に効果的である。ツールクランパをスピンドルに応じて回転させるので、上記の軸受構成は、回転可能になるように実現されなければならない。
【００２７】
このように回転可能なスピンドル管の軸受構成がツールクランパ上で実現可能である好適な変形例は、特に、軸受がその上に配置されている対となるねじを、ダクトにおいてツールクランパ内に延びている領域に留めることである。軸受は、具体的には、例えば空気軸受、滑り軸受、ころ軸受、磁気軸受、シャフトシール、またはメカニカルシールとして実現可能であり、また、この対となるねじには、スピンドル管から流出するエアロゾルを切削剤移送管へと向けるように、開口が貫通している。
【００２８】
本発明の特定のさらなる発展形において、スピンドル管は、エアロゾルがスピンドル管の内壁上／内壁の長手方向、及び一部がスピンドル管の外壁上／外壁の長手方向、の両方で搬送／案内されるように、少なくとも一部が、エアロゾルを搬送／案内するエアロゾルダクト内部に配置されている。よって、第一に、エアロゾルまたはエアロゾルの大部分は、（中空円筒形）スピンドル管内部で移送／案内可能であり、さらに、第二に、エアロゾルまたはそのごく一部がスピンドル管の外側、理想的には本発明に係るエアロゾル、つまり、上述の切削剤移送管内部で移送／案内可能である。例えば、スピンドル／モータスピンドルまたはロータ、特にモータスピンドルの電磁駆動システムの不都合な漏出または汚染物質を、このようにして効果的に防止／低減することができる。これは、効果的なエアロゾルダクトまたは切削剤移送管を、保護管または封止ユニットとして実現することを意味している。
【００２９】
エアロゾルをスピンドル管の両側に、つまり外側と内側とに移送または分配させることは、隣接する２つの要素の間での容認された漏出あるいは接合を用いて行うことができる。
【００３０】
規定された、または制御されたエアロゾルの分配が行われることが好ましい。このため、効果的な手法では、スピンドル管は、エアロゾルを旋回させる少なくとも１つの制御開口またはスピンドル管開口を備えている。規定されたエアロゾルの流れの分配／割り当ては、上記のスピンドル管開口または制御開口を用いて実現可能である。スピンドル管またはエアロゾルダクトの外側及び／あるいは内側または内部に対する、エアロゾルまたはエアロゾルの流れの比率は、特に、スピンドル管開口の自由／開放断面の結果として、及び／または、圧力をエアロゾルに効果的に印加した結果として、調節／適用または修正可能である。
【００３１】
本発明の効果的な変形例において、スピンドル／モータスピンドルは少なくとも１つのエアロゾルユニットを有しており、その内部には、エアロゾルが案内され、または流れて、誘導される。エアロゾルユニットのシェル／ハウジングからなる少なくとも１つの封止装置が設けられていることが好ましい。エアロゾル、特に潤滑剤／切削剤の不都合な損失や漏出が、結果として効果的に防止できる。
【００３２】
エアロゾルダクトは、スピンドル／モータスピンドルのエアロゾルユニットのシェル要素及び／またはハウジング要素として効果的に実現される。その結果、本発明に係る、エアロゾルを有している、または中でエアロゾルを案内または調整しているスピンドル管の周囲または外側にある所定／既定の領域／範囲の効果的な画定や閉鎖を実現可能である。このため、スピンドル／モータスピンドルの他の構成要素を、エアロゾルの漏出または不注意による排出から、特に例えば電磁駆動システム及び／または電子的構成要素等のエアロゾル粒子から、効果的に保護または分離できる。
【００３３】
本発明の効果的なさらなる発展形において、エアロゾルダクトは、回転可能なダクト管として実現される。このことは、静止式または回転不可能なスピンドル管と正確に組み合わせると特に効果的である。これより、中でも特に一部では２０，０００ｒｐｍで動作する高速スピンドル／モータスピンドルの場合に該当する、静止式／回転不可能なスピンドル管と回転式／回転ロータとの間での効果的な移行を行うことができる。例えば、上記の構成要素の移行または相対運動は、ころ軸受、及び／または滑り軸受、及び／または静圧軸受／静圧空気軸受等の効果的な回転軸受を用いて行われる。
【００３４】
よって、好ましくは同心の２つの中空円筒形体、つまり、スピンドル管とエアロゾルダクトは、大半の場合、この２つの構成要素の間に中空の空間または空気／エアロゾルが存在するように、互いにかなり間隔をあけて配置されていて、その結果、ここでは、摩擦、摩耗、または発熱を効果的に防止する。この２つの構成要素の間の回転軸受構成の寸法決定は、特定の要件または一部では非常に高速、つまり、スピンドル／モータスピンドルに相当するきわめて大きな速度差に、効果的な手法で構造的に合致可能である。
【００３５】
少なくとも１つの、特に２つの回転軸受は、スピンドル管と回転可能なダクト管との間で効果的に配置されている。このことは、構造的に、または構成的に効果的な軸受構成を実現可能であることを意味する。回転軸受、特に滑り軸受及び／またはニードル軸受は、好ましくは、領域内に、及び／またはスピンドル管と回転可能なダクト管との間のツールクランパを用いて、設けられている。ダクト管またはスピンドル管に対向して配置されている端部領域では、該当する場合には、本発明の特定の変形例において、スピンドル管と回転可能なダクト管の間の（第２）回転軸受を、例えば回転可能／回転式ダクト管がステータ／ステータハウジング等の外側に向かって（放射状に）支持／装着されることによって、かつ、スピンドル管が回転フィードスルー上に固定／装着されていることによって、省くことが可能である。最後に挙げた場合では、回転軸受構成のみが、スピンドル管と回転可能なダクト管との間に、つまりスピンドル／モータスピンドルのステータを用いて、間接的に実現されている。
【００３６】
本発明の特定のさらなる発展形において、回転可能なダクト管は、ツールクランパを操作する引棒として実現されている。最近のスピンドル／モータスピンドルは、一般的に、引棒を既に備えていて、引棒を介してツールをクランプまたは開放できる、つまり、ツールクランパを操作／動作させている。このため、いわゆる開放ユニットは、特にクランプ位置、つまり、ツールクランパを固定する位置でツールクランパを保持／加圧する、ばねシステムまたは円盤ばねセットを備えている。ばねシステムまたは円盤ばねセット上には、効果的な引棒によって反力が発生する。つまり、ツールクランパを、回転軸の長手方向に、ツールを開放または交換できるように調整する。本発明に係るエアロゾルダクトとしての引棒のこの２つの使い方、つまり２つの機能によって、構造的かつ経済的に特に好都合な本発明の変形例がもたらされる。
【００３７】
上記で既に簡単に記載したように、消失するエアロゾルの量、中でも特にエアロゾル粒子の量が可能な限り少なくなるように、もしくは、スピンドル／モータスピンドル内部で不都合な漏出または汚染物質が発生しないように、エアロゾルユニットが効果的に封止される、または、少なくとも１つの封止要素を備えていることが効果的である。この目的のために、多岐にわたるエラストマー封止及び／または摺動封止を行うことができる。
【００３８】
本発明の好適な実施形態で提供されているのは、封止要素、つまり封止メカニズムを有していて、ツールクランパから離れている側にエアロゾルの圧力を印加することによって作動する、少なくとも１つの封止ユニットである。封止ユニットまたは封止メカニズムは、好ましくはシリンダ・ピストンユニットとして実現されており、及び／または、封止要素は、特にスピンドルまたはロータの回転軸の方向、または長手方向に調整可能な調整可能ピストンとして実現されている。このことは、例えばツールクランパの開放またはクランプユニットの、特に開放またはクランプユニット引棒の、回転軸の長手方向に調整可能である、スピンドルの構成要素の適用または封止を、効果的な手法で実現可能であることを意味している。
【００３９】
ピストンは、効果的な手法でスピンドル／モータスピンドルの回転軸の長手方向に調整可能である、及び／または、エアロゾルの圧力／空気圧力を用いて作用することが可能である、エラストマー要素として効果的に実現されている。
【００４０】
例えばオットー・ヤコブ（Ｏｔｔ−Ｊａｋｏｂ）、デュブリン（Ｄｅｕｂｌｉｎ）、または他の供給元によって製造されたようなＭＱＬシステムにおいて使用されている多数の回転フィードスルーは、回転フィードスルーが、例えばその非回転部分内、より正確にはツールスピンドルに対向している端部領域内で、ツールクランパから離れている側に圧力を印加することによって作動する封止メカニズムを備えていることを特徴としている。回転フィードスルーのこの非回転部分に装着されたスピンドル管を設けた結果、及び、エアロゾルをこの部分に供給した結果、さらなる手段がなくても、このメカニズムは非稼働となる。エアロゾルの圧力はもはや封止メカニズムを作動させないからである。このような場合、本発明の好適な構成は、スピンドル管は、その管壁において、上述のスピンドル管開口または制御開口を非回転部分の領域内に、少なくとも間欠的に備えていることを提供している。スピンドル管開口または制御開口を設けた結果は、圧力で封止メカニズムが、再び作動し始めるほど十分に作用することである。スピンドル管及び／またはその（回転式）軸受構成、特に、回転フィードスルーまたはメカニカルシールの潤滑は、例えば２０，０００ｒｐｍまで動作する今日の高速モータスピンドルの場合には精密に効果的に影響するが、この潤滑はこのようにして同時に生じる。間欠的にしか存在しないスピンドル管開口または制御開口は、特に電気的に、手動で、または機械的に作動可能な弁を用いて、エアロゾルの規定／計量した量のみが間欠的に通過可能であるように、またはその通過量が調整可能であるように実現可能である。
【００４１】
スピンドル管の回転不可能な軸受構成を、延出片をねじ込んだ結果として、スピンドル管が装着されていて、エアロゾルがスピンドル管内に流入可能である開口が貫通している部分に延びている、ダクトの領域内の回転フィードスルーの非回転部分上で実現すると効果的である。このように構成されている軸受は、次に、対応するように構成された延出片をねじ込んだ結果という単純な手法で、既存の潤滑システム、特に単一ダクト最小量潤滑システムに加えることもできる。
【００４２】
この場合、効果的なさらなる発展形は、延出片が圧縮空気高速放出用連結を備えていることを提供している。これにより、エアロゾルをエアロゾル発生器から確実に供給するエアロゾル供給ラインを、特に簡単に接続することが可能になる。
【００４３】
原則的には、スピンドルを、電磁駆動システム、特に電磁コイルと永久磁石とを有するモータスピンドルとして実現すると効果的である。
本発明の例示的実施形態を図面に示し、各図を用いて以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明に係る単一ダクトＭＱＬシステムの概略設計を示したものである。
【図２】図２は、図１に係る単一ダクトＭＱＬシステムの第１モータスピンドルの概略設計を示したものである。
【図３】図３は、図２に係る単一ダクトＭＱＬシステムの第１モータスピンドルの前方部の詳細を概略的に示したものである。
【図４】図４は、図２に係る単一ダクトＭＱＬシステムの第１モータスピンドルの後方部の詳細を概略的に示したものである。
【図５】図５は、図１に係る単一ダクトＭＱＬシステムの第２モータスピンドルの概略設計を示したものである。
【図６】図６は、図５に係る単一ダクトＭＱＬシステムの第２モータスピンドルの前方部の詳細を概略的に示したものである。
【図７】図７は、図５に係る単一ダクトＭＱＬシステムの第２モータスピンドルの後方部の詳細を概略的に示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、潤滑システム１００、特にいわゆる単一ダクト最小量潤滑システム１００を示している。このシステムは、エアロゾルＡを発生させるエアロゾル発生器１１０と、モータによって駆動するスピンドル１２０と、スピンドル１２０上に配置されているツールクランパ１３０と、スピンドル１２０においてツールクランパ１３０とは反対側に配置され、回転不可能に装着された非回転部分１４０ａ及びスピンドル１２０に連行される部分１４０ｂを有している回転フィードスルー１４０と、を有している。ツールクランパ１３０，スピンドル１２０，及び回転フィードスルー１４０にはダクト１５０が貫通し、ダクト１５０は供給ライン１１５によってエアロゾル発生器１１０に接続されている。
【００４６】
図１に係る概略図では単純に線で図示されているスピンドル管１６０は、ダクト１５０内に配置されている。スピンドル管１６０は、軸受１４１を介して回転フィードスルーの非回転部分１４０ａに回転不可能に装着されていて、スピンドル１２０を貫通してツールクランパ１３０の方向へと延びており、そこで回転可能になるように軸受１３１内に装着されている。図１に従って示されている例示的実施形態では、スピンドル管１６０はツールクランパ１３０内に案内されている。
【００４７】
エアロゾルを通さないように軸受１４１がダクト１５０の断面を封止した結果、エアロゾル発生器１１０は、エアロゾルがスピンドル管１６０を通過して、ツールクランパ１３０、及び／またはその中にある、ツールクランパ１３０がクランプ可能な、図示されていないツールのみへと導かれるようにして、スピンドル管１６０に接続されている。
【００４８】
スピンドル１２０，ツールクランパ１３０，及び回転フィードスルー１４０は、この場合、これらを貫通するダクト１５０及びその中に配置されているスピンドル管１６０とともに、以下において「スピンドルアセンブリ」１０１と称されているアセンブリを形成している。
【００４９】
ダクト１５０とスピンドル管１６０は、好適な手法では、断面が円形であり、ツールクランパ１３０と回転フィードスルー１４０を伴うスピンドル１２０の共通の回転軸に対して互いに同心に配置されている。
【００５０】
スピンドル１２０は、ステータ１２３とロータ１２４とを備えており、好ましくはモータスピンドルとして実現されている。効果的な手法において、駆動手段として、ロータ１２４は永久磁石を有しており、ステータ１２３は電磁コイルを有している。また、ステータ１２３内にロータ１２４がある軸受構成の場合、効果的なころ軸受が設けられている。
【００５１】
さらに、図示されている単一ダクトＭＱＬシステム１００はまた、制御及び電源供給部１７０を備えており、電源供給部１７０は、動力チェーン１７１を介して、エアロゾル発生手段と、単独では描かれていないスピンドル駆動部とに接続されている。
【００５２】
図２の単一ダクトＭＱＬシステム１００のスピンドルアセンブリ１０１の断面図は、スピンドルアセンブリ１０１の基本的な設計を模式的に複写している。特に、スピンドル１２０がスピンドルハウジング１２１、つまりステータハウジング内において回転可能に装着されていることが示されている。スピンドル１２０にあるロータ１２４及びロータ１２４を取り囲むステータ１２３を有しているモータ形式のスピンドル駆動部（図示せず）を収容するために、スピンドル１２０とスピンドルハウジング１２１との間で使用可能な空間１２２が用いられていることが多い。
【００５３】
さらに、ダクト１５０内に配置されてツールクランパ１３０を操作する引棒１５１が、特に図２または図５で示されている。
図３は、図２に係る単一ダクトＭＱＬシステム１００のスピンドルアセンブリ１０１のツールクランパ１３０における、Ｂで表示した前方部の詳細を拡大して示している。スピンドル管１６０において一例としてニードル軸受で実現されている軸受１３１内に回転可能に装着されている部分１６０ａは、ダクト１５０の一部の中で開口している。他の任意の軸受を用いることもできる。
【００５４】
軸受１３１は、ニードル軸受として実現されているが、外側に向かって放射状に電気的に絶縁されている効果的な状態になっている、つまり、電気絶縁材、例えばセラミック材料やプラスチック材料等で形成されたソケットまたは中空円筒形要素等を用いて、ロータ１２４，引棒１５１，及びステータ１２３の特に周囲またはさらに別の構成要素と連係している。軸受１３１はまた、セラミック製ころ軸受、例えば、セラミック製転動体／セラミック製ボール等、及び／または、供給されているセラミック材料から形成された内輪及び／または外輪として電気的に絶縁するように実現することも可能である。
【００５５】
例えば、上記の構成／ユニットは、対となるねじの端部内に収容・固定されており、このねじは、ダクト１５０の一部の内壁にねじ留めされていて、切削剤移送管１３５内で開口する開口１３４が中を貫通している。スピンドル管１６０に対して、信頼性のある、回転自由度を有する機械式軸受構成がこのようにして実現され、一方でこの軸受構成は、ツールクランパ１３０と連係して電気絶縁性も確保している。
【００５６】
効果的な手法において、第２軸受１４１、つまり、スピンドル管１６０のもう一方／反対側の端部に位置している第２軸受１４１もまた、電気的に絶縁するようにして効果的に実現されている。その結果、例えば鋼製等の導電性スピンドル管１６０であっても、上述した効果的な軸受構成１３１，１４１によって電気的に絶縁されている。ここで実現されているのは、帯電したエアロゾルＡがスピンドル管の内壁上に凝縮したり電気的に引き付けられたりすることもなく、かつ、エアロゾル全体の流れがツールクランパ１３０方向に向かう状態でエアロゾルＡが流れることもない、ということである。スピンドル管１６０が電気的に絶縁されていることは、原理上は、つまり、導電性材料からなるスピンドル管１６０、または、導電性ではなく、及び／または、スピンドルアセンブリ１０１内において回転不可能に、または静止式で、または回転可能に／回転式に装着／配置されている材料からなるスピンドル管１６０の両方にとって効果的である。
【００５７】
図４は、回転不可能に装着された非回転部分１４０ａと、単一ダクトＭＱＬシステム１００のスピンドルアセンブリ１０１においてスピンドル１２０に連行する部分１４０ｂとを有する、回転フィードスルー１４０のＣで表示した後方部の詳細を拡大して示している。特にこの図示において、回転フィードスルー１４０の封止ユニット１４２または封止メカニズム１４２が見られるが、本封止ユニットまたは封止メカニズムは、ツールクランパ１３０から離れている側１４２ａから、または円筒形圧力チャンバ１６３から圧力を印加すると、封止面１６４に対して封止作用を施すものである。
【００５８】
本発明の効果的な変形例において、封止メカニズム１４２またはその封止要素は、回転軸方向に調整可能であり、シリンダ・ピストンユニットのピストンとして実現されている。これにより、特に動作に際してツールクランパ１３０を開放するために、及び／または、関与している構成要素の熱による線形変形のために、引棒１５１の長さを調整すると、スピンドル１２０またはロータ１２４内にあるエアロゾルダクトまたはエアロゾルラインの気密性を確保することが可能になる。潤滑剤及び／または切削剤の漏出はこのようにして効果的に防止される。
【００５９】
スピンドル管１６０を設けているにも関わらずこのような圧力印加を可能にするために、効果的な手法では、本スピンドル管は制御開口１６２を備えており、本例では制御開口１６２は穴または開口１６２として実現されている。この開口を通過して、エアロゾルＡ、またはエアロゾル粒子を含有している圧縮空気が、所要の圧力に上昇するようにダクト１５０の非接触、つまり外側環状部分／中空円筒部分へと達する。制御開口１６２内には弁を挿入することも可能であり、この弁は制御開口の間欠的な開放のみを行っている。
【００６０】
よって、エアロゾルＡの主流はスピンドル管１６０内部で発生し、エアロゾルＡの二次流はスピンドル管１６０を中心として同心円状に、つまり、外側にあるスピンドル管１６０の外壁と特に引棒１５１の内壁との間、本発明では結果としてエアロゾルダクト１５１として実現されている間に発生する。
【００６１】
さらに、封止メカニズム１４２、つまり、外側にある封止された（回転可能な）エアロゾルダクト、つまり引棒１５１を有する（静止式）スピンドル管１６０の同心状構成を実現することは、エアロゾルＡは、「前方」方向への圧力勾配に相当する、スピンドル１２０の「後方領域」からツールクランパ１３０へと流れ、その結果、効果的な手法で、潤滑剤／切削剤を用いた回転軸受構成１３１または滑り軸受及び／またはニードル軸受１３１に供給され、またはこれらの軸受１３１を潤滑することである。このことが特に効果的であるのは、まさに約２０，０００ｒｐｍで動作することもある最近の高速モータスピンドルの場合である。外側にある環状ダクト内部、つまり、スピンドル管１６０と引棒１５１との間では、潤滑剤及び／または切削剤が側壁上で液膜として凝縮する可能性も確かにあるが、これが不都合になることはない。その理由は、ここで最も重要である唯一のことは、耐用期間を延ばし、また摩耗の増加を防ぐために、エアロゾルＡの流れによって潤滑剤及び／または切削剤を軸受１３１へと移送し、この軸受を潤滑することである。潤滑量を正確に計量または変更することの重要性はその次である。
【００６２】
その一方で、本発明に係る、エアロゾルＡもしくは潤滑剤及び／または切削剤の量の可能な限り正確な計量または適用を、ツールクランパ１３０またはツール／工作物への供給に応じて効果的に実現することが可能である。よって、本発明によれば、スピンドル管１６０及び／またはスピンドル１２０、もしくはロータ１２４内部における好ましくない箇所での、エアロゾル粒子もしくは潤滑剤及び／または切削剤の、不都合な、または好ましくない凝縮を防いだ結果、効果的な最小量潤滑が実現可能である。したがって、従来技術の場合のように、本発明に係るスピンドル１２０またはスピンドルアセンブリ１０１内部での潤滑剤及び／または切削剤の凝縮／析出／漏出を相殺することは、使用／消費される潤滑剤／切削剤の量が最小化または最適化されているために不必要である。
【００６３】
図４の図示でも同様にわかりやすく示されているのが、スピンドル管１６０の軸受構成を、その部分１６０ｂが回転フィードスルー１４０の非回転部分１４０ｂ上にある状態で実現する手法である。ダクト１５０において回転フィードスルーを貫通している部分の端部領域では、例えばねじ山１５４が壁面に切り込まれていて、そこには延出片１４３が効果的な手法でねじ込まれている。ねじ延出部として実現されている延出片１４３には、効果的な手法で穴１４４が貫通しており、その中には、導電性材料で形成されているソケットまたは円錐体として実現されている軸受１４１が嵌合している。スピンドル管１６０の部分１６０ｂは、上記軸受１４１内に、より正確にはソケットの内側に、効果的な手法で挿入されており、その相対直径は、スピンドル管１６０が軸受１４１内にクランプまたは封止されるように選択されている。エアロゾルＡのスピンドル管１６０内への接触は、好ましくは、圧縮空気高速放出用連結１４６がねじ延出部１４３に接続されている結果として確実に生じる。したがって、エアロゾルがスピンドル管１６０内に流入することは可能であるが、ダクト１５０内に流入することは不可能である。
【００６４】
図５，６及び７に係るスピンドルアセンブリ１０１またはモータスピンドルの第２実施形態の場合では、手動ツールクランパ１３０が実現されている。本来なら示されている構成要素／部品は、図２，３及び４に係るスピンドルアセンブリ１０１またはモータスピンドルの第１実施形態のものにほぼ相当する。
【００６５】
単一ダクト最小量潤滑システム１００は、エアロゾル発生器１１０と、スピンドル１２０と、スピンドル１２０上に配置されたツールクランパ１３０と、スピンドル１２０においてツールクランパ１３０とは反対側に配置された回転フィードスルー１４０と、を有しており、ツールクランパ１３０，スピンドル１２０，回転フィードスルー１４０にはダクト１５０が貫通している。ダクト１５０内にはスピンドル管１６０が配置されており、スピンドル管１６０は、回転フィードスルー１４０の非回転部分１４０ａ上に回転不可能に装着されていて、スピンドル１２０の少なくとも一部分を貫通してツールクランパ１３０に向かう方向に延びている。エアロゾル発生器１１０は、スピンドル管１６０に、エアロゾルがスピンドル管１６０を通ってツールクランパ１３０及び／またはツールクランパ１３０がクランプしているツールの方向に案内されるように接続されている。
【００６６】
単一ダクト最小量潤滑システム１００の場合、回転フィードスルー１４０は、好ましくは、ツールクランパ１３０から離れている側１４２ａに印加された圧力によって作動する封止メカニズム１４２を備えており、スピンドル管１６０は、回転フィードスルーの非回転部分１４０ａの領域内に、制御開口１６２を少なくとも間欠的に備えている。
【００６７】
単一ダクト最小量潤滑システム１００の場合における好適な手法では、スピンドル管１６０は、ツールクランパ１３０上に回転可能に装着されている。
例えば、ツールクランパ１３０上にあるスピンドル管１６０の回転可能な軸受構成に対して、対となるねじ１３３が、ダクト１５０においてツールクランパ１３０内に延在する部分１５０ａに軸受１３１がある状態でねじ留めされている。この対となるねじには、スピンドル管１６０から流出するエアロゾルを切削剤移送管１３５内へと案内するように、開口１３４が貫通している。
【００６８】
該当する場合には、回転フィードスルー１４０の非回転部分１４０ａにあるスピンドル管１６０の回転不可能な軸受構成に対して、開口１４４が貫通している延出片１４３が、ダクト１５０において回転フィードスルー１４０の非回転部分１４０ａ内に延在する部分１５０ｂ内にねじ留めされている。開口１４４にはスピンドル管１６０が装着されており、エアロゾルが開口１４４を通ってスピンドル管１６０内に流入できる。
【００６９】
延出片１４３は圧縮空気高速放出用連結１４６を備えていると効果的である。
一般的に、潤滑システムは、スピンドル管１６０が回転フィードスルー１４０及び／またはツールスパナ１３０上に、電気的に絶縁するように装着されている場合に効果的である。
【００７０】
例えば、スピンドル管１６０は、回転フィードスルー１４０の非回転部分１４０ａに直接的または間接的に接続されている電気絶縁材製ソケットまたは円錐体でプラグ接続することによって、回転フィードスルー１４０の非回転部分１４０ａに回転不可能に装着されており、及び／または、スピンドル管１６０は、電気絶縁材製ソケット１３２または円錐体を用いてツールクランパ１３０に直接的または間接的に接続されている軸受１３１内で回転可能になるように、ツールクランパ１３０上に装着されている。
【００７１】
潤滑システムは、スピンドル管１６０が導電性ではない材料で形成されている場合に、上述の変形例の代替として、または上述の変形例と組み合わせると、効果的である。
【符号の説明】
【００７２】
１００…単一ダクト最小量潤滑システム、１０１…スピンドルアセンブリ、１１０…エアロゾル発生器、１１５…供給ライン、１２０…スピンドル、１２１…スピンドルハウジング、１２２…空間、１２３…ステータ、１２４…ロータ、１３０…ツールクランパ、１３１…軸受、１３４…開口、１３５…切削剤移送管、１４０…回転フィードスルー、１４０ａ…非回転部分、１４０ｂ…連行部分、１４１…軸受、１４２…封止メカニズム、１４２ａ…封止メカニズム側、１４３…延出片、１４４…穴、１４６…圧縮空気高速放出用連結、１５０…ダクト、１５１…引棒、１５４…ねじ山、１６０…スピンドル管、１６０ａ…スピンドル管の一部分、１６０ｂ…スピンドル管の一部分、１６２…制御開口、１６３…円筒形圧力チャンバ、１６４…封止面、１７０…制御及び電源供給部、１７１…動力チェーン、Ａ…エアロゾル
【図１】
2018524184.tif 000003
【図２】
2018524184.tif 000004
【図３】
2018524184.tif 000005
【図４】
2018524184.tif 000006
【図５】
2018524184.tif 000007
【図６】
2018524184.tif 000008
【図７】
2018524184.tif 000009
【国際調査報告】
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2018524184.tif 000011
2018524184.tif 000012
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