CN103946759A - 用于机床的冷却剂系统 - Google Patents

Abstract

一种用于机床的冷却剂系统，包括：用于冷却剂的泵(12)；至少一台消耗设备(10)；压力传感器(24)，所述压力传感器用于检测所述冷却剂系统的实际压力(P_i)；反馈控制装置(22)，所述反馈控制装置作用于所述泵(12)上，用于将所述冷却剂系统的所述压力调节到目标压力(P_s)；以及限制阀(26)，所述限制阀用于限制供应到所述消耗设备的所述冷却剂的所述压力，其特征在于，所述限制阀(26)的开启压力(P_lim)是可变的，并且所述反馈控制装置(22)适用于根据所述目标压力(P_s)调节所述开启压力，因此所述开启压力总是以一定值大于所述目标压力。

Description

用于机床的冷却剂系统

技术领域

本发明涉及用于机床的冷却剂系统，所述冷却剂系统包括：用于冷却剂的泵；至少一台消耗设备；压力传感器，所述压力传感器用于检测冷却剂系统的实际压力；反馈控制装置，所述反馈控制装置作用于泵上，用于将冷却剂系统的压力调节到目标压力；以及限制阀，所述限制阀用于限制供应到消耗设备的冷却剂的压力。

背景技术

在机床中，通常在一个处理循环中使用多个不同的工具。每个工具都需要通过供应液体冷却剂来冷却，只要该工具正在使用。由于不同工具对冷却剂的需求不同，因此，这些工具的制造商会针对每个工具指定冷却剂系统所必须提供的特定目标压力。

在上述类型的冷却剂系统中，系统中的压力由传感器进行检测，并且对泵进行调节以保持指定的目标压力。限制阀仅用作安全阀并且具有固定的开启压力，该开启压力显著地大于最高的可能目标压力。在这个系统中，泵仅能相对较慢地对压力需求的变化做出反应，因此，在特定情况下，特别是在由于，例如，其中一台消耗设备已被关闭而导致对冷却剂的需求急剧减少的情况下，可能发生不需要的压力冲击，但这些压力冲击保持低于安全阀的开启压力。

发明内容

本发明的目标在于提供一种具有较少泵送损失并且仍然能够快速适应需求变化的冷却剂系统。

为了实现这一目标，根据本发明，限制阀的开启压力是可变的，并且反馈控制装置适用于根据目标压力调节开启压力，从而使开启压力总是以一定值大于目标压力。

因此，根据本发明，限制阀不仅用作单纯的安全阀，而且当对冷却剂的需求减少时，还具有抑制不需要的压力波动的功能。在这种情况下，为了抑制压力波动，可接受的是，通过限制阀排出一定量的冷却剂，因此泵送损失会略微增加。然而，由于限制阀开启的阶段仅非常的短并且只是偶尔地发生，因此泵送损失的增加可以忽略不计。

为了尽可能地抑制压力波动，所期望的是，限制阀的开启压力仅略微高于目标压力。然而，如果压力差太小，则可能发生的是，压力阀将更加频繁地开启，这样泵送损失可能仅仅因为控制器的正常控制波动而增加。由于这个原因，实际上，开启压力与目标压力之间的差距应适合于由泵、压力传感器和控制器形成的控制回路的控制波动。

从属权利要求中指明了本发明的可选的有用特征。

在一项实施例中，反馈控制装置可经配置以保持开启压力与目标压力之间的差距恒定。在另一项实施例中，这种差距可与目标压力成比例变化。

附图说明

现在将结合附图更加详细地描述实施例的实例，其中：

图1示出机床的冷却剂系统的电路图；以及

图2是说明冷却剂系统的功能的时序图。

具体实施方式

附图中所示的冷却剂系统包括三台消耗设备10，所述三台消耗设备都由泵12供应液体冷却剂。泵12的排出管路14分支到三台消耗设备10，因此这三台消耗设备都由相同的泵12供应冷却剂。

每台消耗设备10都由用于机床的特定工具的冷却布置构成。这些工具的尺寸和构造都不同，并且因此对冷却剂的需求也不同。机床的控制单元16控制消耗设备10，以便用于给定工具的冷却布置在使用此工具时被激活(例如，通过开启未在此处图示的阀)。当机床配置成同时使用多个工具时，可以将多台消耗设备同时激活。

泵12由电动机18驱动，该电动机的转速由变频器20控制。变频器20的频率由反馈控制装置22确定，所述反馈控制装置22从压力传感器24接收指示排出管路中的实际压力P_i的信号，并且从控制单元16中接收指示取决于消耗设备的电流活动的目标压力P_s的信号。

此外，反馈控制装置22控制压力限制阀26，以将排出管路14中的压力限定于取决于目标压力的值。为此，限制阀26从反馈控制装置22接收指示限制阀的开启压力P_lim的信号。

收集由运行的消耗设备输送到工具的冷却剂，并且如附图中的再循环管路28所示，将这些冷却剂再循环到贮槽30，冷却剂可以经由吸入管路32从贮槽30再次被泵12吸入。

分支管路34从泵的排出管路14通向限制阀26的压力室36。压力室36由活塞38界定，并且因此具有可变值。根据活塞38的位置，限制阀26的排气口40保持闭合或在较小或较大程度上开启。致动器42，例如，电动启动致动器，沿闭合方向(附图中为向右)利用反馈控制装置22所确定的一定闭合力偏置活塞38。当压力室36中的压力超过开启压力P_lim时，冷却剂施加于活塞38之上的力克服致动器42的闭合力，以使活塞向左移动并打开排气口40，并且因此，由泵12输送的冷却剂的一部分经排气口40和旁通管路44返回到贮槽30。这样，就限制了压力室36和排出管路14中的压力。

反馈控制装置22控制电动机18的转速，并且因此控制泵12的位移，从而保持排出管路14中的压力接近目标压力P_s，所述目标压力P_s总是比限制阀的开启压力P_lim小一些。随后，泵的位移刚好足够向正在运行的消耗设备10提供特定的目标压力。

在工具变换的情况下，控制单元16发布命令以使之前一直运行的消耗设备10停止运行，并且改为使属于新工具的消耗设备运行。如有必要，控制装置16将同时增大或减小目标压力P_s。在这种情况下，反馈控制装置22命令致动器42来相应地调节开口压力P_lim。

当新的目标压力小于先前的目标压力时，反馈控制装置22使得电动机18的转速减小。由于泵12的位移因此而减小，压力室36中的压力也减小。然而这并不会引起活塞38向右移动，因为，开启压力减小并且因此闭合力也会同时减小。这样，实际压力将会快速减小到新的目标压力。根据具体情况，闭合力甚至可能减小到一定程度，使得活塞38向左移动，并且预先开启排气口40并加速压力的减少。

当工具变换意味着使用需要较高目标压力的工具时，反馈控制装置22命令致动器42来增大开启压力和闭合力。因此，向右移动活塞38，并且减小压力室36的体积。这样，如果压力室36有足够大的尺寸，那么即使在泵的位移还未达到所需值的过渡阶段，也会实现向消耗设备10供应足够量的冷却剂。

在经修改的实施例中，控制单元16可发布命令来开关消耗设备10并且以一定延时来改变目标压力，因此，例如，致使反馈控制装置22“期待”泵12的位移的变化。

图2是图示了冷却剂系统的功能的时序图。

图2中的曲线46表示消耗设备10的冷却剂需求Q的时间变化，这种变化的原因是：在时间t1、t2和t3处，存在从一台消耗设备到另一台消耗设备的转换，或者消耗设备被开启或关闭了。图2较低部分的较细实线指示了由控制单元16确定的目标压力P_s的时间依赖性。在时间t1处，目标压力增大。在时间t2和t3处，目标压力保持恒定，但是冷却剂需求Q分别因消耗设备的开启和关闭而变化。绘制为虚线的曲线指示了开启压力P_lim的相应变化。在此处所示的实例中，目标压力P_s与开启压力P_lim之间的差距总是恒定的，与目标压力的绝对高度无关。在经修改的实施例中，这种差距还可以与目标压力P_s的绝对高度成比例。可任选地，该差距也可以是目标压力的更为复杂的函数。

在图2中以粗线绘制的曲线指示了实际压力P_i的时间依赖性。可以看出，由于系统的控制特性，实际压力P_i总是在相应目标压力P_s周围稍微振荡。然而，已经选定P_lim与P_s之间的差距，因此，在这些波动过程中并未达到开启压力P_lim。

在时间t1处，实际压力P_i根据目标压力P_s的增大而增大。在时间t2处，因为另一台消耗设备的开启，使得实际压力临时下降。然而，这种下降可由泵的转速的相应增加立即抵消。

在时间t3处，因为当目标压力P_s保持恒定时消耗设备已经被关闭了，所以对冷却剂的需求急剧下降。因为电动机18的转速无法足够快速地减小，因此，在这种情况下，开启压力P_lim在短时间间隔内被超过，以使压力限制阀26开启。这样，压力冲击便受限于开启压力P_lim。随着泵的转速进一步减小，实际压力减小，因此限制阀再次闭合，并且压力再次调整以在目标压力P_s周围振荡。

Claims (3)

1.一种用于机床的冷却剂系统，包括：用于冷却剂的泵(12)；至少一台消耗设备(10)；压力传感器(24)，所述压力传感器用于检测所述冷却剂系统的实际压力(Pi)；反馈控制装置(22)，所述反馈控制装置作用于所述泵(12)上，用于将所述冷却剂系统的所述压力调节到目标压力(Ps)；以及限制阀(26)，所述限制阀用于限制供应到所述消耗设备的所述冷却剂的所述压力，所述冷却剂系统的特征在于，所述限制阀(26)的开启压力(Plim)是可变的，并且所述反馈控制装置(22)适用于根据所述目标压力(Ps)调节所述开启压力，因此所述开启压力总是以一定值大于所述目标压力。

2.根据权利要求1所述的冷却剂系统，其中所述反馈控制装置(22)适用于将所述开启压力(Plim)调节到与所述目标压力(Ps)具有恒定差距的值。

3.根据权利要求1所述的冷却剂系统，其中所述反馈控制装置(26)适用于将所述开启压力(Plim)调节到与相应的目标压力(Ps)成比例的值。