DE102006030651B4

DE102006030651B4 - Mit einer minimalen Schmiermenge arbeitendes System

Info

Publication number: DE102006030651B4
Application number: DE102006030651A
Authority: DE
Inventors: Hideyumi Inuyama Matsumura; Hiroshi Inuyama Yoshimura; Tadao Hamamatsu Okazaki
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2026-07-04
Also published as: DE102006030651A1; JP2007021608A

Abstract

Mit minimaler Schmiermenge arbeitendes System, wobei eine Menge eines Arbeitsfluids (54), welches einem Werkstück (61) zugeführt wird, bei der Bearbeitung des Werkstücks (61) auf einen angemessenen Wert eingestellt wird, wobei das System (1) umfasst:
einen Zerstäuber (3; 7) zum Zerstäuben des Arbeitsfluids (54);
einen Übertragungsdurchgang (5) zur Übertragung des Arbeitsfluids (54), welches in dem Zerstäuber (3; 7) zerstäubt wird, zu dem Werkstück (61);
einen Nebelströmungsmesser (2), welcher in der Mitte des Übertragungsdurchgangs (5) angeordnet ist, welcher einen eine Strömungsrate messenden Abschnitt (20) aufweist und derart ausgestaltet ist, dass er die Strömungsrate des zerstäubten unter Druck befindlichen Fluids (54), welches durch den Übertragungsdurchgang (5) übertragen wird, misst und ein Strömungsratendatensignal, welches die gemessene Strömungsrate anzeigt, ausgibt, wobei der die Strömungsrate messende Abschnitt (20) eine sich im Durchmesser verändernde Leitung (21) umfasst; und
eine Steuereinheit (4), welche derart ausgestaltet ist, dass sie das Strömungsratendatensignal, welches von dem...

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit einer minimalen Schmiermenge arbeitendes System, bei welchem eine Menge eines Arbeitsfluids, welches einem Werkstück zugeführt wird, auf einen angemessenen Wert bei der Bearbeitung des Werkstücks eingestellt wird.
Hintergrund
Die DE 102 31 300 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Schmiermittelstroms in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine, wobei das Schmiermittel als Schmiermittel-Luft-Nebel (Aerosol) in einem Aerosolkanal einem Werkzeug zugeführt wird.
Um für eine Verbesserung bei einer Bearbeitungsgenauigkeit zu sorgen und die Haltbarkeit eines Werkzeugs zu verbessern, welches eine Bearbeitung, wie z. B. ein Schneiden und Schleifen eines Werkstücks, durchführt, wobei ein Werkzeugmaschinensystem eingesetzt wird, wird das Abführen bzw. Abkühlen von Wärme, welche durch die Schmierung des Werkstücks und des Werkzeugs sowie die Bearbeitung des Werkstücks erzeugt wird, durchgeführt, indem ein Arbeitsfluid, wie z. B. ein Öl oder eine Emulsion, in einer fluidartigen Form aufgebracht wird oder in einer zerstäubten Form von einer Düse gesprüht wird, welche derart angebracht ist, dass sie auf die Nähe einer Arbeitsstelle auf einer zu bearbeitenden Oberfläche gerichtet ist. Wenn die Menge des zugeführten Arbeitsfluids jedoch nicht den Arbeitsbedingungen entspricht, kann die Wärme, welche durch die Schmierung des Werkstücks und des Werkzeugs sowie die Bearbeitung des Werkstücks erzeugt wird, nicht ausreichend abgeführt werden. In diesem Fall, aber auch wenn die Menge des zugeführten Arbeitsfluids äußerst gering ist, kann sich das Werkzeug bisweilen festfressen und brechen. Wenn die Menge des zugeführten Arbeitsfluids zu groß ist, wird unnötigerweise Energie verbraucht. Aus diesem Grund ist es wichtig, eine den Arbeitsbedingungen entsprechende Menge eines Arbeitsfluids zuzuführen.
Um die Menge des Arbeitsfluids zuzuführen, welche für die Arbeitsbedingungen angemessen ist, wie es oben beschrieben ist, ist es notwendig, die während einer Bearbeitung des Werkstücks zugeführte Menge des Arbeitsfluids zu messen. Ver fahren zum Messen einer Menge eines zerstäubten Arbeitsfluids, wie es vorab beschrieben ist, welche bisher eingesetzt worden sind, umfassen die Folgenden:

(1) Ein Verfahren zur Berechnung einer Menge eines Arbeitsfluids ausgehend von einem Wert, welcher von einer Druckanzeige zur Anzeige eines Drucks einer zugeführten Luft beim Zerstäuben des Arbeitsfluids abgeleitet wird.
(2) Ein Verfahren zum Messen einer Menge eines Arbeitsfluids, welche für eine vorbestimmte Zeit vor der Bearbeitung auf ein Gefäß gesprüht wird.
(3) Ein Verfahren zum Messen einer Menge eines Arbeitsfluids, welche für eine vorbestimmte Zeit vor der Bearbeitung auf ein Papier gesprüht wird.

Bei dem Verfahren (1) kann jedoch die Menge des Arbeitsfluids nicht genau gemessen werden, da die Menge des Arbeitsfluids indirekt gemessen wird, indem sie von dem Wert berechnet wird, welcher durch die Druckanzeige abgeleitet wird. Bei den Verfahren (2) und (3) wird die Menge des zuzuführenden Arbeitsfluids eher vorher gemessen, als dass sie während der Bearbeitung des Werkstücks gemessen wird und daher ist es möglich, dass, wenn sich die Arbeitsbedingungen während der Bearbeitung verändern, die Menge des Arbeitsfluids, welche vor der Bearbeitung gemessen wird, nicht die angemessene Menge ist und daher ist diese Menge kein tatsächlicher Wert für eine Periode, in welcher die Bearbeitung ausgeführt wird.
Daher werden herkömmlicherweise Verfahren zur Zuführung einer angemessenen Menge eines Arbeitsfluids zu einem Werkstück während der Bearbeitung vorgeschlagen, welche eher ein Verfahren zur Zuführung eines Arbeitsfluids in solch einer Weise umfassen, dass die Viskosität eines zerstäubten Arbeitsfluids eher abhängig von einer Information über einen Anstieg der Temperatur, eine Dicke eines Ölfilms, einer Leistung eines Motors und dergleichen verändert wird (wie es zum Beispiel in der JP-A-2001-295988 beschrieben ist), als dass sie ein Verfahren zur Zuführung einer angemessenen Menge eines zerstäubten Arbeitsfluids umfassen, wobei eine Menge eines zerstäubten Arbeitsfluids gemessen wird, wie es oben beschrieben ist. Zusätzlich umfassen diese herkömmlichen Verfahren ein Verfahren zur Zuführung einer Menge eines Arbeitsfluids, welche stabil gehalten wird, indem ein Anstieg oder ein Abfall einer Menge eines zugeführten Arbeitsfluids und eine Beziehung zwischen einer Zeitspanne eines solchen Anstiegs oder eines solchen Abfalls und einer Zeitdauer für einen Verbrauch eines zerstäubten Arbeitsfluids gemessen wird (wie es zum Beispiel in der JP-A-2003-130286 beschrieben ist).
Bei beiden Methoden, welche in der JP-A-201-2959889 und der JP-A-2003-130286 beschrieben sind, wird jedoch die Menge des zerstäubten Arbeitsfluids nicht direkt gemessen und aus diesem Grund weisen diese Verfahren das Problem auf, dass eine Beurteilung darüber nicht möglich ist, ob die Menge des zerstäubten Arbeitsfluids, welche letztlich zugeführt wird, die angemessene Menge ist oder nicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mit einer minimalen Schmiermenge arbeitendes System bereitzustellen, wobei eine angemessene Menge eines zerstäubten Arbeitsfluids einem Werkstück zugeführt wird, indem eine Strömungsrate des zerstäubten Arbeitsfluids, welches während einer Bearbeitung des Werkstücks zugeführt wird, gemessen wird, wodurch für eine Bearbeitungsbeständigkeit gesorgt wird, die Arbeitsgeschwindigkeit und die Genauigkeit erhöht wird und die Haltbarkeit eines Werkzeugs verbessert wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein mit minimaler Schmiermenge arbeitendes System nach Anspruch 1 gelöst. Der abhängige Anspruch definiert eine bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung.
Um die vorab genannte Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß einem ersten Aspekt und ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung ein mit einer minimalen Schmiermenge arbeitendes System bereitgestellt, bei welchem eine Menge eines Arbeitsfluids, welches einem Werkstück zugeführt wird, auf einen angemessenen Wert bei der Bearbeitung des Werkstücks eingestellt wird, wobei das System zumindest umfasst einen Zerstäuber zum Zerstäuben des Arbeitsfluids, einen Übertragungs durchgang, um das Arbeitsfluid, welches in dem Zerstäuber zerstäubt wird, zu dem Werkstück zu übertragen, einen Nebelströmungsmesser, welcher in der Mitte des Übertragungsdurchgangs angeordnet ist, welcher einen eine Strömungsrate messenden Abschnitt aufweist und derart ausgestaltet ist, dass er eine Strömungsrate des zerstäubten unter Druck gesetzten Fluids misst, welches durch den Übertragungsdurchgang übertragen wird und ein Strömungsratendatensignal ausgibt, welches die gemessene Strömungsrate anzeigt, und eine Steuereinheit, welche derart ausgestaltet ist, dass sie das Strömungsratendatensignal empfängt, welches von dem Nebelströmungsmesser ausgegeben wird, und eine Information als ein Zerstäubungsdatensignal an den Zerstäuber ausgibt, um das Arbeitsfluid in dem Zerstäuber zu zerstäuben, wobei der die Strömungsrate messende Abschnitt eine sich im Durchmesser verändernde Leitung umfasst, wobei die Steuereinheit den Betrieb des Zerstäubers steuert, indem das Zerstäubungsdatensignal an den Zerstäuber auf der Grundlage des Strömungsratendatensignals, welches in der Steuereinheit empfangen wird, ausgegeben wird, so dass eine Strömungsrate, welche durch das Strömungsdatensignal angezeigt wird, gleich einer voreingestellten Strömungsrate ist.
Bei einem mit einer minimalen Schmiermenge arbeitenden System gemäß einem zweiten Aspekt und zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Nebelströmungsmesser mit einem eine Strömungsrate anzeigenden Abschnitt zur Anzeige einer gemessenen Strömungsrate versehen.
Bei dem ersten erfindungsgemäßen Merkmal umfasst das mit einer minimalen Schmiermenge arbeitende System den Zerstäuber zum Zerstäuben des Arbeitsfluids, den Übertragungsdurchgang, um das Arbeitsfluid, welches in dem Zerstäuber zerstäubt wird, zu dem Werkstück zu überführen, den Nebelströmungsmesser, welcher in der Mitte des Übertragungsdurchgang angeordnet ist, welcher den eine Strömungsrate messenden Abschnitt aufweist und derart ausgestaltet ist, dass er die Strömungsrate des zerstäubten unter Druck gesetzten Fluids, welches durch den Übertragungsdurchgang übertragen wird, misst und das Strömungsratendatensignal, welches die gemessene Strömungsrate anzeigt, ausgibt, und die Steuereinheit, welche derart ausgestaltet ist, dass sie das Strömungsratendatensignal, welches von dem Nebelströmungsmesser ausgegeben wird, empfängt und eine Information als das Zerstäubungsdatensignal zur Zerstäubung des Arbeitsfluids in dem Zerstäuber an den Zerstäuber ausgibt, wobei der die Strömungsrate messende Abschnitt eine sich im Durchmesser verändernde Leitung umfasst, wobei die Steuereinheit den Betrieb des Zerstäubers steuert, indem das Zerstäubungs datensignal an den Zerstäuber abhängig von dem Strömungsratendatensignal ausgegeben wird, welches in der Steuereinheit empfangen wird, so dass die Strömungsrate, welche von dem Strömungsdatensignal angezeigt wird, gleich der voreingestellten Strömungsrate ist.
Mit solch einer Anordnung kann die Strömungsrate des zerstäubten Arbeitsfluids, welches letztlich dem Werkstück zugeführt wird, das bearbeitet wird, gemessen werden, und der Zerstäuber wird durch die Steuereinheit abhängig von den Daten über die gemessene Strömungsrate des Arbeitsfluids gesteuert, so dass die Strömungsrate des Arbeitsfluids, welches in dem Zerstäuber zerstäubt wird, gleich der voreingestellten Strömungsrate ist.
Daher wird, wenn die Strömungsrate des zerstäubten Arbeitsfluids abnimmt, der Abfall dann in der Strömungsrate des zerstäubten Arbeitsfluids durch die Steuereinheit erfasst, und ein Signal, welches eine Anweisung zum Öffnen eines eine Luftströmungsrate einstellenden Ventils anzeigt, sowie ein Signal, welches die Anweisung zur Erhöhung einer Leistung von einer Ölpumpe und einer Wasserpumpe oder dergleichen anzeigt, werden von der Steuereinheit ausgegeben, um das die Luftströmungsrate einstellende Ventil zu öffnen oder um die Leistung von der Ölpumpe und der Wasserpumpe zu erhöhen, wodurch die Strömungsrate des Arbeitsfluids wieder auf die voreingestellte Strömungsrate verändert wird.
Auf diese Weise kann die Strömungsrate des zerstäubten Arbeitsfluids konstant gehalten werden und damit wird eine Wärme, welche durch die Schmierung des Werkstücks und des Werkzeugs und die Bearbeitung des Werkzeugs erzeugt wird, ausreichend abgeführt werden, und es kann verhindert werden, dass sich das Werkzeug festfrisst und bricht. Dies macht es möglich, für eine Bearbeitungsbeständigkeit zu sorgen, die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Genauigkeit zu erhöhen und die Haltbarkeit des Werkzeugs zu verbessern.
Wenn die Strömungsrate des Arbeitsfluids extrem abfällt, wird ein Haltesignal von der Steuereinheit zu dem Werkzeugmaschinensystem ausgegeben, wodurch ein Brechen, ein Ausfall und dergleichen des Werkzeugmaschinensystems, des Werkzeugs und des Werkstücks verhindert werden kann.
Gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Merkmal wird der Nebelströmungsmesser mit dem die Strömungsrate anzeigenden Abschnitt versehen, um die gemessene Strömungsrate anzuzeigen. Daher kann die Strömungsrate des zerstäubten Arbeitsfluids als ein bestimmter numerischer Wert angezeigt werden und dadurch kann visuell dargestellt werden, wie groß die Strömungsrate ist, wodurch ein Standard zur Einstellung der Strömungsrate festgelegt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung, welche die Anordnung eines mit einer minimalen Schmiermenge arbeitenden Systems darstellt;
2 ist eine Vorderansicht eines Nebelströmungsmessers;
3A und 3B sind eine diametrale Querschnittsansicht bzw. eine Querschnittsansicht in Längsrichtung einer sich im Durchmesser verändernden Leitung, welche in dem Nebelströmungsmesser enthalten ist;
4 ist eine schematische Darstellung, welche die Anordnung eines mit einer minimalen Schmiermenge arbeitenden Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nun mittels Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Zuerst wird die Anordnung eines mit einer minimalen Schmiermenge arbeitenden Systems 1 gemäß einer Ausführungsform mit Bezug auf 1 beschrieben. 1 ist eine schematische Darstellung, welche die Anordnung eines mit einer minimalen Schmiermenge arbeitenden Systems 1 gemäß der Ausführungsform darstellt; 2 ist eine Vorderansicht eines Nebelströmungsmessers 2; und 3A und 3B sind eine diametrale Querschnittsansicht bzw. eine Querschnittsansicht in Längsrichtung einer sich im Durchmesser verändernden Leitung 21, welche in dem Nebelströmungsmesser 2 enthalten ist.
Mit Bezug auf 1 umfasst das mit einer minimalen Schmiermenge arbeitende System 1 gemäß der vorliegenden ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zumindest einen Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer (Zerstäuber) 3 zum Zerstäuben eines Arbeitsfluids, einen Übertragungsdurchgang 5, um das Arbeitsfluid (Wassertropfen 54 mit Ölfilm), welches in dem Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 zerstäubt wird, zu einem Werkstück 61 zu übertragen, einen Nebelströmungsmesser 2, welcher in der Mitte des Übertragungsdurchgangs 5 angeordnet ist und derart ausgestaltet ist, dass er eine Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm misst, welche durch den Übertragungsdurchgang 5 übertragen werden, und ein Strömungsratendatensignal ausgibt, welches eine gemessene Strömungsrate anzeigt, und eine Steuereinheit 4, welche derart ausgestaltet ist, dass sie das Strömungsratendatensignal empfängt, welches von dem Nebelströmungsmesser 2 ausgegeben wird, und eine Information als ein Zerstäubungsdatensignal zu dem Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 ausgibt, um das Arbeitsfluid in dem Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 zu zerstäuben.
Ein eine Strömungsrate einstellendes Ventil 41, eine Ölpumpe 45, eine Wasserpumpe 50 und ein Bearbeitungszentrum (in 1 durch M/C bezeichnet) 6, welches ein Werkzeugmaschinensystem ist, sind mit der Steuereinheit 4 durch Kabel 14b, 14c, 14d und 14e verbunden und werden durch ein Steuersignal gesteuert, welches von der Steuereinheit 4 ausgegeben wird, so dass das Werkstück 61 durch ein Werkzeug 60 bearbeitet wird, welches auf dem Bearbeitungszentrum 6 montiert ist. Zusätzlich werden die Wassertropfen 54 mit Ölfilm, welche in dem Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 erzeugt werden, einem bearbeiteten Abschnitt des Werkstücks 61 durch den Übertragungsdurchgang 5 zugeführt.
Zuerst wird der Nebelströmungsmesser 2 beschrieben. Wie in 2 dargestellt ist, ist der Nebelströmungsmesser 2 in einer kastenähnlichen Form ausgebildet, und ein die Strömungsrate anzeigender Abschnitt 11 zur Anzeige einer gemessenen Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm ist auf einem oberen Abschnitt einer Oberfläche des Nebelströmungsmessers 2 vorhanden. Die Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm kann als ein bestimmter numerischer Wert durch den die Strömungsrate anzeigenden Abschnitt 11 angezeigt werden und daher kann visuell dargestellt werden, wie groß die Strömungsrate ist, wodurch ein Standard zur Einstellung der Strömungsrate festgelegt wird. Ein Schalter 10 einer Spannungsquelle zum Starten oder Beenden des Betriebs des Nebelströmungsmessers 2 ist unterhalb des die Strömungsrate anzeigenden Abschnitts 11 angebracht.
Ein Übertragungsdurchgang 5a (5) zur Übertragung der Wassertropfen 54 mit Ölfilm, welche in dem Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 erzeugt werden, ist durch eine Kopplung 12 auf der linken Seite des Nebelströmungsmessers 2, wie es in 2 dargestellt ist, verbunden, und ein Übertragungsdurchgang 5b (5) zur Übertragung der Wassertropfen 54 mit Ölfilm zu dem Werkstück 61 ist durch eine Kopplung 12 auf der gegenüberliegenden Seite, d. h. auf der rechten Seite des Nebelströmungsmessers 2, verbunden.
Ein Kabel 14a zur Ausgabe des Strömungsratendatensignals zu der Steuereinheit 4 ist durch einen Verbinder 13 auf der rechten Seite des Nebelströmungsmessers 2, wie es in 2 dargestellt ist, und oberhalb des Übertragungsdurchgangs 5b verbunden.
Ein die Strömungsrate messender Abschnitt 20, welcher ein Abschnitt ist, um tatsächlich die Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm zu messen, ist, wie es in 3 dargestellt ist, in dem Nebelströmungsmesser 2, welcher wie oben beschrieben konstruiert ist, vorhanden. Der die Strömungsrate messende Abschnitt 20 umfasst hauptsächlich eine sich im Durchmesser verändernde Leitung 21, durch welche die Wassertropfen 54 mit Ölfilm passieren, ein Licht ausstrahlendes Element 26, um Licht zu der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 auszustrahlen, eine Linse 28, um das Licht, welches von dem Licht ausstrahlenden Element 26 in die sich im Durchmesser verändernde Leitung 21 ausgestrahlt wird, zu fokussieren, ein Licht empfangendes Element 27, um das Licht zu empfangen, welches zu der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 ausgesendet ist, eine CCD 25, um die Wassertropfen 54 mit Ölfilm, welche durch die sich im Durchmesser verändernde Leitung 21 passieren, zu photographieren, und eine Licht empfangende Linse 29, um das Licht in der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 in der CCD 25 zu fokussieren. Es sollte angemerkt werden, dass diese Teile in einem Gehäuse 24 befestigt sind.
Dabei ist eine CCD („Charge Coupled Device”) eine ladungsgekoppelte Schaltung, welche lichtempfindliche Zellen aufweist und eine Lichtstärke fein gerastert und ortsauflösend messen kann.
Die sich im Durchmesser verändernde Leitung 21 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, wobei ein Durchmesser an ihren gegenüberliegenden Enden kleiner als ein Durchmesser bei ihrem Mittelabschnitt ist, wie es in 3 dargestellt ist, so dass die Wassertropfen 54 mit Ölfilm durch das Innere der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 geführt werden. Bei der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 ist ihr Ende, welches auf der linken Seite in 3 angeordnet ist, als ein Einlass 22 ausgebildet, durch welchen die Wassertropfen 54 mit Ölfilm in die sich im Durchmesser verändernde Leitung 21 eingeführt werden, und ihr Ende, welches auf der rechten Seite angeordnet ist, ist als ein Auslass 23 ausgebildet, durch welchen die Wassertropfen 54 mit Ölfilm von der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 abgegeben werden. Der Grund dafür, warum der Durchmesser an dem Mittelabschnitt größer als der Durchmesser an den gegenüberliegenden Enden ist, ist, sicherzustellen, dass eine Strömungsgeschwindigkeit der Wassertropfen 54 mit Ölfilm, welche durch die sich im Durchmesser verändernde Leitung 21 passieren, in einen beobachtbaren Bereich bei dem Mittelabschnitt der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 verringert wird. Somit ist es möglich, eine Strömungsgeschwindigkeit und eine Konzentration der Wassertropfen 54 mit Ölfilm in der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 zu messen.
Es sollte angemerkt werden, dass die sich im Durchmesser verändernde Leitung 21 von dem Nebelströmungsmesser 2 entfernt werden kann und somit eine Reinigung einfach ausgeführt werden kann, um das Öl zu entfernen, welches sich auf der inneren Oberfläche der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 abgesetzt hat. Zusätzlich kann ein Stocken des Öls verhindert werden, indem die sich im Durchmesser verändernde Leitung 21 vertikal angeordnet wird.
Das Licht aussendende Element 26 umfasst zum Beispiel eine LED oder Ähnliches, und das Licht, welches von dem Licht ausstrahlenden Element 26 zu der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 ausgestrahlt wird, wird durch eine Licht projizierende Linse 28 innerhalb der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 fokussiert und auf die Wassertropfen 54 mit Ölfilm aufgebracht, welche durch die sich im Durchmesser verändernde Leitung 21 passieren. Dabei wird das Licht, welches von dem Licht ausstrahlenden Element 26 zu der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 ausgestrahlt wird, durch das Licht empfangende Element 27 empfangen, welches ein Signal, das eine Menge an empfangenen Licht anzeigt, an eine CPU (nicht dargestellt) ausgibt, welche in dem Nebelströmungsmessers 2 enthalten ist. Wenn die Lichtmenge, welche von dem Licht ausstrahlenden Element 26 ausgestrahlt wird, nicht ausreicht, um die Strömungsgeschwindigkeit der Wassertropfen 54 mit Ölfilm zu messen, dann ist ein Signal, welches von dem Licht empfangenden Element 27 an die CPU ausgegeben wird, ein Signal, welches anzeigt, dass die Lichtmenge nicht ausreicht. Daher wird in der CPU eine Steuerbaugruppe (nicht dargestellt) für das Licht ausstrahlende Element 26 gesteuert, so dass eine ausreichende Lichtmenge, um die Strömungsgeschwindigkeit der Wassertropfen 54 mit Ölfilm zu messen, von dem Licht ausstrahlenden Element 26 ausgestrahlt wird.
Das Prinzip der Messung einer Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm durch den die Strömungsrate messenden Abschnitt 20, welcher konstruiert ist, wie es vorab beschrieben ist, wird in Kürze beschrieben. Zuerst wird das Licht, welches von dem Licht ausstrahlenden Element 26 ausgestrahlt wird, durch die Licht projizierende Linse 28 in der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 fokussiert und auf die Wassertropfen 54 mit Ölfilm, welche durch die sich im Durchmesser verändernde Leitung 21 passieren, aufgebracht. Das Licht, welches auf die Wassertropfen 54 mit Ölfilm aufgebracht wird, wird von den Wassertropfen 54 mit Ölfilm reflektiert und als gestreutes Licht in der sich im Durchmesser verändernden Leitung 21 gestreut, und das gestreute Licht wird in der CCD 25 durch die Licht empfangende Linse 29 fokussiert. Daher wird die Intensität des gestreuten Lichts durch die CCD 25 gemessen, und die gemessene Intensität des gestreuten Lichts gibt eine Konzentration der Wassertropfen 54 mit Ölfilm an. Die Geschwin digkeit der Wassertropfen 54 mit Ölfilm wird auch durch die CCD 25 gemessen. In diesem Fall weist die CCD 25 ein Messfeld auf, welches durch einen Bereich repräsentiert wird, welcher in 3B durch A dargestellt ist.
Dann wird eine Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm abhängig von der Geschwindigkeit und der Konzentration der Wassertropfen 54 mit Ölfilm, welche wie vorab beschrieben gemessen wird, berechnet. Dabei wird die Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm als ein Produkt der Geschwindigkeit und der Konzentration der Wassertropfen 54 mit Ölfilm dargestellt, d. h. durch die folgende Gleichung (1). Strömungsrate (ml/hr) = Geschwindigkeit × Konzentration. (1)
Die derart berechnete Strömungsgeschwindigkeit der Wassertropfen 54 mit Ölfilm wird auf dem die Strömungsrate messenden Abschnitt 20 des Nebelströmungsmessers 2 angezeigt.
Die berechnete Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm ist eine Strömungsrate pro Zeiteinheit, aber eine kumulierte Menge, welche sich aus der Integration der Strömungsraten über eine bestimmte vorgegebene Zeitperiode ergibt, kann, z. B. während der Bearbeitung des Werkstücks 61, berechnet werden.
Auf diese Weise kann mit dem Nebelströmungsmesser 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Strömungsrate, eine Geschwindigkeit, eine Konzentration und eine kumulierte Menge der Wassertropfen 54 mit Ölfilm gemessen werden. Daher kann ein numerischer Wert auf dem die Strömungsrate messenden Abschnitt 20 angezeigt werden, welcher nicht nur die Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm, sondern auch die Geschwindigkeit, die Konzentration und die kumulierte Menge anzeigt.
Der Grundriss des Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischers 3 als dem Zerstäuber zum Zerstäuben des vorab beschriebenen Arbeitsfluids wird im Folgenden mit Bezug auf 1 beschrieben. Der Wassertropfen mit Ölfilm erzeugende Mischer 3 ist ausgestaltet, um Wassertropfen 54 mit Ölfilm mit einem Film zerstäub ten Öls, welcher auf einer Oberfläche eines Wassertropfens ausgebildet wird, für ein zerstäubtes Arbeitsfluid zu erzeugen. Die Wassertropfen 54 mit Ölfilm weisen eine ausgezeichnete Eigenschaft auf, so dass das Werkstück 61 und das Werkzeug 60 ausreichend geschmiert und durch eine kleinere Menge des Arbeitsfluids gekühlt werden können, da eine größere Menge des Arbeitsfluids im Vergleich zu einem Fall, wobei ein Arbeitsfluid wie es ist in einer Fluidform aufgebracht wird, nicht erforderlich ist.
Wie in 1 dargestellt ist, ist eine Luftzufuhrkopplung 43 zum Anschluss einer Luftzufuhrleitung 42 mittels eines Gewindes an einem rückseitigen Ende (auf der linken Seite in 1) des Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischers 3 angebracht. Die Luftzufuhrleitung 42, welche mit der Luftzufuhrkopplung 43 verbunden ist, ist mit einem die Strömungsrate einstellenden Ventil 41 verbunden, um die Strömungsrate der Luft einzustellen. Das die Strömungsrate einstellende Ventil 41 ist mit einem Kompressor 40 verbunden, um Luft durch die Luftzufuhrleitung 42 zuzuführen.
Eine Ölzufuhrkopplung 48 zum Anschluss einer Ölzufuhrleitung 47 mittels eines Gewindes ist an einer oberen Oberfläche (auf der oberen Seite in 1) des Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischers 3 an einer eher hinteren Stelle angebracht. Die Ölzufuhrleitung 47, welche mit der Ölzufuhrkopplung 48 verbunden ist, ist mit einem Ölmessventil 46 verbunden, um eine Ölmenge zu messen. Das Ölmessventil 46 ist mit einer Ölpumpe 45 verbunden, um Öl durch die Ölzufuhrleitung 47 zuzuführen, und die Ölzufuhrleitung 47 ist zwischen der Ölpumpe 45 und einem Öltank 44, welcher darin Öl enthält, verbunden.
Eine Wasserzufuhrkopplung 53 zum Anschluss einer Wasserzufuhrleitung 52 mittels eines Gewindes ist an der oberen Oberfläche (auf der oberen Seite in 1) des Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischers 3 an einer eher vorderen Stelle (auf der rechten Seite in 1) angebracht. Die Wasserzufuhrleitung 52, welche mit der Wasserzufuhrkopplung 53 verbunden ist, ist mit einem Wassermessventil 51 zum Messen einer Wassermenge verbunden. Das Wassermessventil 51 ist mit einer Wasserpumpe 50 verbunden, um Wasser durch die Wasserzufuhrleitung 52 zuzuführen, und die Wasserzufuhrleitung 52 ist zwischen der Wasserpumpe 50 und einem Wassertank 49, welcher darin Wasser enthält, verbunden.
Der Übertragungsdurchgang 5 (5a), welcher mit dem Nebelströmungsmesser 2 verbunden ist, ist mit einem Ende (auf der rechten Seite in 1) des Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischers 3 verbunden.
Ein Ablauf einer Herstellung der Wassertropfen 54 mit Ölfilm in dem Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 wird im Folgenden kurz beschrieben. Zuerst zerstäubt von dem Kompressor 40 zugeführte komprimierte Luft in dem Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 Öl, welches von dem Öltank 44 zugeführt wird, durch ihren eigenen Druck, und wird in der Form von Öl enthaltender komprimierter Luft, welche das zerstäubte Öl enthält, dem Ende des Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischers 3 zugeführt.
Andererseits wird Wasser, welches von dem Wassertank 49 zugeführt wird, durch den Druck der Öl enthaltenden komprimierten Luft, welche dem Ende des Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischers 3 zugeführt wird, in Wassertropfen zerteilt, und das zerstäubte Öl schlägt sich in der Form eines Ölfilms auf die Oberfläche jedes Wassertropfens nieder, welche sich durch die Zerteilung des Wassers ergeben, wodurch Wassertropfen 54 mit Ölfilm erzeugt werden.
Die auf diese Weise erzeugten Wassertropfen 54 mit Ölfilm werden durch den Übertragungsdurchgang 5 (5a) zu dem Nebelströmungsmesser 2 übertragen, und die Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm wird durch den Nebelströmungsmesser 2 gemessen. Die Wassertropfen 54 mit Ölfilm, deren Strömungsrate gemessen worden ist, werden durch den Übertragungsdurchgang 5 (5b) übertragen und dem Werkstück 61 zugeführt.
Das die Strömungsrate einstellende Ventil 41 zur Einstellung der Strömungsrate der Luft, die Ölpumpe 45 zum Zuführen des Öls und die Wasserpumpe 50 zum Zuführen des Wassers werden mit dem Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 verbunden, wie es vorab beschrieben ist. Das die Strömungsrate einstellende Ventil 41, die Ölpumpe 45 und die Wasserpumpe 50 sind derart ausges taltet, dass sie die Steuersignale, welche von der Steuereinheit 4 ausgegeben werden, mittels der Kabel 14b, 14c bzw. 14d empfangen. Daher werden das die Strömungsrate einstellende Ventil 41, die Ölpumpe 45 und die Wasserpumpe 50 abhängig von den Steuersignalen von der Steuereinheit 4 gesteuert, so dass der Luftdruck, der Öldruck und der Wasserdruck entsprechend geändert werden.
Die Steuereinheit 4, mit welcher das die Strömungsrate einstellende Ventil 41, die Ölpumpe 45 und die Wasserpumpe 50 verbunden sind, wie es vorab beschrieben ist, weist Daten für Strömungsraten der Wassertropfen 54 mit Ölfilm auf, welche darin gespeichert sind und welche für jeweilige Bedingungen einer Bearbeitung, welche in dem Bearbeitungszentrum 6 ausgeführt werden, angemessen sind. Genauer gesagt sind Daten für optimale Strömungsraten der Wassertropfen 54 mit Ölfilm abhängig von Einstellungen in der Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs 60, der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 61, der Tiefe eines Schnitts in das Werkstück 61 und dergleichen gespeichert worden. Dadurch kann eine optimale Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm ausgewählt werden und derart eingestellt werden, dass sie den Bedingungen der auszuführenden Bearbeitung entspricht.
Daher werden die Wassertropfen 54 mit Ölfilm bei der Ausführung der Bearbeitung des Werkstücks 61 in dem Bearbeitungszentrum 6 mit der optimalen Strömungsrate, welche in der Steuereinheit 4 eingestellt wird, von dem Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 zu dem Werkstück 61 zugeführt. Wenn die Strömungsrate der zugeführten Wassertropfen 54 mit Ölfilm aus irgendeinem Grund abnimmt, wird ein Signal von dem Nebelströmungsmesser 2 ausgegeben, welches den Abfall bei der Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm anzeigt, und die Steuereinheit 4 empfängt dieses Signal, um festzustellen, dass die Strömungsrate der zugeführten Wassertropfen 54 mit Ölfilm abgenommen hat. Dann werden von der Steuereinheit 4 ein Signal, welches eine Anweisung zum Öffnen des die Strömungsrate einstellenden Ventils 41 anzeigt, und ein Signal, welches die Anweisung zur Erhöhung der Leistungen der Ölpumpe 45 und der Wasserpumpe 50 anzeigt, von der Steuereinheit 4 ausgegeben, um das die Strömungsrate einstellende Ventil 41 zu öffnen und die Leistungen der Ölpumpe 45 und der Wasserpumpe 50 zu erhöhen, wodurch die Strömungsrate der Wasser tropfen 54 mit Ölfilm wieder auf eine neue (optimale) Strömungsrate eingestellt wird.
Wenn die Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm abnimmt, ist es zum Beispiel auch möglich, wieder eine neue Strömungsrate einzustellen, indem die Steuerung abhängig von der Situation bezüglich der Wassertropfen 54 mit Ölfilm, welche durch den Nebelströmungsmessers 2 erfasst wird, derart reagiert, so dass nur das Signal, welches die Anweisung zur Erhöhung der Leistungen der Ölpumpe 45 und der Wasserpumpe 50 anzeigt, von der Steuereinheit 4 ausgegeben wird.
Die Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm kann, wie es vorab beschrieben ist, konstant gehalten werden und somit kann eine Wärme, welche durch die Schmierung des Werkstücks 61 und des Werkzeugs 60 und die Bearbeitung des Werkstücks 61 erzeugt wird, ausreichend abgeführt werden, und es kann verhindert werden, dass sich das Werkzeug 60 festfrisst oder bricht. Dies macht es möglich, für eine Beständigkeit bei der Bearbeitung zu sorgen, eine Arbeitsgeschwindigkeit und Genauigkeit zu erhöhen und die Haltbarkeit des Werkzeugs 60 zu verbessern.
Die Steuereinheit 4 ist derart entworfen, dass sie Steuersignale an das Bearbeitungszentrum 6 ausgibt, wie es vorab beschrieben ist, und somit ist es zum Beispiel möglich, dass, wenn die Strömungsrate der Wassertropfen 54 mit Ölfilm extrem abnimmt, was nicht mehr nur durch die Steuerung des Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischers 3 ausgeregelt werden kann, ein Haltesignal von der Steuereinheit 4 an das Bearbeitungszentrum 6 ausgegeben wird, wodurch der Betrieb des Bearbeitungszentrums 6 angehalten wird. Daher ist es möglich, im Vorhinein Beschädigungen und längere Ausfälle des Bearbeitungszentrums 6, des Werkzeugs 60, des Werkstücks 61 und dergleichen zu verhindern.
Bei dem mit minimaler Schmiermenge arbeitenden System gemäß der vorab beschriebenen Ausführungsform (der ersten Ausführungsform) ist der Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 zur Erzeugung der Wassertropfen 54 mit Ölfilm, welche den Film des zerstäubten Öls, der auf ihren Oberflächen ausgebildet ist, aufweisen, als der Zerstäuber zum Zerstäuben des Arbeitsfluids dargestellt wor den. Aber es ist selbstverständlich, dass der Zerstäuber nicht auf diesen Wassertropfen mit Ölfilm erzeugenden Mischer 3 beschränkt ist und zum Beispiel ein Zerstäuber sein kann, welcher derart ausgestaltet ist, dass er einen Ölnebel 95 erzeugt, indem Öl zerstäubt wird. Eine solche Ausführungsform (zweite Ausführungsform) wird nun mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist eine schematische Darstellung, welche ein halbnass arbeitendes System 1 gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt. Das mit minimaler Schmiermenge arbeitende System 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ist von seiner Anordnung ähnlich zu demjenigen, welches vorab beschrieben ist, außer dass eine Ölnebel erzeugende Vorrichtung 7 als ein Zerstäuber anstelle des Wassertropfen mit Ölnebel erzeugenden Mischers 3 der ersten Ausführungsform montiert ist. Daher wird nur die Ölnebel erzeugende Vorrichtung 7 im Folgenden beschrieben, und Teile, welche dieselbe Funktion wie bei der ersten Ausführungsform aufweisen, werden durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet.
Bei dem mit minimaler Schmiermenge arbeitenden System 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Ölnebel erzeugende Vorrichtung 7 zum Erzeugen eines Ölnebels 95 durch Zerstäuben von Öl als ein Zerstäuber montiert, wie es in 4 dargestellt ist.
Die Ölnebel erzeugende Vorrichtung 7 wird im Folgenden beschrieben. Die Ölnebel erzeugende Vorrichtung 7 umfasst hauptsächlich einen Ölnebel erzeugenden Abschnitt 77, welcher aus einem Hauptkörper der Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 besteht, eine Öldüse 70, welche in einer hohlen nadelartigen Form ausgebildet ist, eine Koronarentladungselektrode 71, welche in einer netzartigen Form ausgebildet ist, und eine eine Hochspannung erzeugende Vorrichtung 72, welche zwischen der Öldüse 70 und der Koronarentladungselektrode 71 angeschlossen ist.
Der den Ölnebel erzeugende Abschnitt 77 ist zum Beispiel in einer zylindrischen Form ausgebildet, wie es in 4 dargestellt ist, und weist ein Ende (auf der linken Seite in 4) auf, welches als ein Luftzufuhrende 73 ausgebildet ist, mit welchem eine Luftzufuhrleitung 93 zur Luftzufuhr verbunden ist, und das andere Ende (auf der rechten Seite in 4), welches als ein einen Ölnebel übertragendes En de 74 ausgebildet ist, ist mit einem Übertragungsdurchgang 5 (5a) verbunden. Ein Ende der Öldüse 70 liegt dem Luftzufuhrende 73 in dem den Ölnebel erzeugenden Abschnitt 77 gegenüber, und die Koronarentladungselektrode 71 ist in der Nähe des den Ölnebel übertragenden Endes 74 angeordnet.
Die Öldüse 70 ist in der hohlen nadelartigen Form ausgebildet, wie es vorab beschrieben ist, und ist derart angeordnet, dass ein Ölausstoßanschluss 75 zum Zuführen von Öl auf die Koronarentladungselektrode 71 gerichtet ist. Eine Ölzufuhrleitung 82 zum Zuführen des Öls ist mit einem Verbindungsende 76 verbunden, welches dem Ölausstoßanschluss 75 gegenüberliegt.
Die Koronarentladungselektrode 71 ist in der netzartigen Form, wie es vorab beschrieben ist, und in einer kreisförmigen Form, welche mit einer inneren Form des den Ölnebel erzeugenden Abschnitts 77 übereinstimmt, ausgebildet und in dem den Ölnebel erzeugenden Abschnitt 77 angeordnet. Die Koronarentladungselektrode 71 ist mit einem Abstand von ungefähr 30 bis 50 mm von dem Ölausstoßanschluss 75 der Öldüse 70 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist die Koronarentladungselektrode 71 in der netzartigen Form ausgebildet, aber sie ist nicht auf diese Form beschränkt, und kann zum Beispiel in einer ringähnlichen Form ausgebildet sein und in eine innere Wand des den Ölnebel erzeugenden Abschnitts 77 eingebettet sein, so dass ihr Außendurchmesser mit einem Innendurchmesser des den Ölnebel erzeugenden Abschnitts 77 übereinstimmt. In diesem Fall verläuft der erzeugte Ölnebel 95 durch ein kreisförmiges Loch, welches in der Mitte der Koronarentladungselektrode 71 ausgebildet ist.
Eine eine Hochspannung erzeugende Vorrichtung 72 ist zwischen der Öldüse 70 und der Koronarentladungselektrode 71 angeschlossen, so dass eine Hochspannung zwischen der Öldüse 70 und der Koronarentladungselektrode 71 durch die die Hochspannung erzeugende Vorrichtung 72 angelegt wird. Daher wird eine Koronarentladung durch die Hochspannung, welche zwischen der Öldüse 70 und der Koronarentladungselektrode 71 angelegt wird, erzeugt. Es sollte angemerkt werden, dass die Koronarentladung als ein purpurblaues Entladungsphänomen bezeichnet wird, welches an einem Ende der Elektrode als Ergebnis des Durchbruchs der Luftisolation erzeugt wird.
Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Zustands gegeben, in welchem der Ölnebel 95 erzeugt wird, indem das Öl durch die Koronarentladung in der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 gemäß dieser Ausführungsform zerstäubt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Öldüse 70 in der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 angeordnet und die Koronarentladungselektrode 71 ist mit einem Abstand von der Öldüse 70 angeordnet. Das Öl wird von dieser Öldüse 70 zugeführt. Das Öl, welches von der Öldüse 70 ausgestoßen wird, ist ein Fluid, aber es wird durch das Anlegen der Hochspannung zwischen der Öldüse 70 und der Koronarentladungselektrode 71 durch die die Hochspannung erzeugende Vorrichtung 72 zerstäubt, wodurch der Ölnebel 95 erzeugt wird, und gleichzeitig wird der erzeugte Ölnebel 95 elektrostatisch aufgeladen. Dabei wird der erzeugte Ölnebel 95 durch eine negative Ladung elektrostatisch aufgeladen, da ein negativer Pol mit der Öldüse 70 verbunden ist, wie es in 4 dargestellt ist.
Auf diese Weise wird bei dieser Ausführungsform in der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 der Ölnebel 95, welcher durch die negative Ladung elektrostatisch geladen ist, erzeugt. Es sollte angemerkt werden, dass sich die jeweilige Größe der erzeugten Ölnebelpartikel 95 abhängig von dem Wert der Spannung, welche zwischen der Öldüse 70 und der Koronarentladungselektrode 71 angelegt wird, verändert, wobei die jeweilige Größe um so kleiner ist, je höher der Spannungswert ist, aber eine angemessene jeweilige Größe für die Ölnebelpartikel 95 ist gleich oder kleiner als 1 μm. Dies liegt daran, dass die Adhäsion des Ölnebels 95 verringert werden kann, wenn die jeweilige Größe gleich oder kleiner als 1 μm ist. Ein Wert des elektrischen Feldes, welches erforderlich ist, damit die jeweilige Größe der Ölnebelpartikel 95 gleich oder kleiner als 1 μm ist, liegt in einem Bereich von 300 bis 400 kV/m, wie es im Folgenden beschrieben ist. Alternativ kann der Ölnebel durch eine positive Ladung elektrostatisch geladen werden, indem ein positiver Pol mit der Öldüse 70 verbunden wird und indem ein negativer Pol mit der Koronarentladungselektrode 71 verbunden wird.
Eine Anordnung zum Zuführen des Öls zu der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 wird im Folgenden beschrieben. Die den Ölnebel erzeugende Vorrichtung 7 ist mit einem Öltank 80 zur Aufbewahrung von Öl, einer Ölzufuhrvorrichtung 81, welche eine Leistungsquelle ist, um das Öl in dem Öltank 80 der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 zuzuführen, und einer Ölzufuhrleitung 82, welche mit ihren gegenüberliegenden Enden mit dem Öltank 80 bzw. dem Verbindungsende 76 der Öldüse 70 verbunden ist und durch welche das Öl läuft, verbunden.
Die vorab beschriebene Ölzufuhrvorrichtung 81 ist derart ausgestaltet, dass sie das Öl, welches von dem Öltank 80 angesaugt wird, durch die Ölzufuhrleitung 82 der Öldüse 70 zuführt. Genauer kann irgendeine elektrostatische Pumpe, Kolbenpumpe, Zahnradpumpe, Pumpe mit einem statischen Druck und dergleichen verwendet werden, was alles stationäre Pumpen sind, die in der Lage sind, eine festgelegte Ölmenge beständig zuzuliefern, wobei die Pumpe unter Berücksichtigung der erforderlichen Menge des Ölnebels 95, von Herstellungskosten für die den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 und dergleichen ausgewählt wird. Bei dieser Ausführungsform wird von den vorab beschriebenen stationären Pumpen die elektrostatische Pumpe aus dem Gesichtspunkt heraus, dass sie in der Lage ist, eine sehr kleine Ölmenge zuzuliefern, eingesetzt, wobei diese elektrostatische Pumpe eine sehr kleine stationäre Pumpe ist. Indem eine sehr kleine Ölmenge zugeführt wird, wobei die elektrostatische Pumpe eingesetzt wird, wie es vorab beschrieben ist, kann die Menge des erzeugten Ölnebels 95 genau gesteuert werden, und daher kann die den Ölnebel erzeugende Vorrichtung 7 derart konstruiert werden, dass sie für eine Vielzahl von Arten von Bearbeitungsverfahren und zu schmierenden Teilen anwendbar ist.
Im Folgenden wird eine Anordnung zum Zuführen von Luft zu der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 beschrieben. Die den Ölnebel erzeugende Vorrichtung 7 ist mit einer Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft zum Zuführen von Luft, einem Luftfilter 91 zur Reinigung der Luft, welche von der Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft zugeführt wird, einem Luftregler 92 zum Regeln des Drucks der Luft, welche von der Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft zugeführt wird, und einer Luftzufuhrleitung 93, welche mit dem Luftzufuhrende 73 des den Ölnebel erzeugenden Abschnitts 77 verbunden ist und durch welche die Luft passiert, welche von der Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft zugeführt wird, verbunden. Die vorab beschriebene Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft ist ein Kompressor oder dergleichen, um die Luft durch die Luftzufuhrleitung 93 zu dem den Ölnebel erzeugenden Abschnitt 77 zuzuführen.
Ein Übertragungsdurchgang 5 (5a), welcher mit einem Nebelströmungsmesser 2 verbunden ist, ist mit einem den Ölnebel übertragenden Ende 74 verbunden.
Der Betrieb der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7, welche konstruiert ist, wie es vorab beschrieben ist, wird im Folgenden beschrieben. Zuerst wird die Ölzufuhrvorrichtung 81 in Betrieb genommen, wodurch das Öl in dem Öltank 80 durch die Ölzufuhrleitung 82 in die Öldüse 70 zugeführt werden kann. Das Öl, welches der Öldüse 70 zugeführt wird, wird von dem Ölausstoßanschluss 75 zu der Koronarentladungselektrode 71 ausgestoßen. Gleichzeitig wird eine Hochspannung zwischen der Öldüse 70 und der Koronarentladungselektrode 71 durch die die Hochspannung erzeugende Vorrichtung 72 angelegt, wie es vorab beschrieben ist, wodurch eine Koronarentladung durch diese Hochspannung erzeugt wird. Dann wird das Öl, welches von dem Ölausstoßanschluss 75 ausgestoßen wird, durch die Koronarentladung zwischen der Öldüse 70 und der Koronarentladungselektrode 71 durch das Prinzip, welches mit Bezug auf 4 beschrieben ist, zerstäubt, wodurch der Ölnebel 95, welcher mit einer negativen Polarität elektrostatisch geladen ist, erzeugt wird.
Wie vorab beschrieben ist, ist die Luftzufuhrleitung 93 mit dem Luftzufuhrende 73 des den Ölnebel erzeugenden Abschnitts 77 verbunden, so dass die Luft, welche von der Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft zugeführt wird, durch die Luftzufuhrleitung 93 in das Luftzufuhrende 73 des den Ölnebel erzeugenden Abschnitts 77 zugeführt wird. Daher wird der erzeugte Ölnebel 95 durch die zugeführte Luft zu dem den Ölnebel übertragenden Ende 74 des den Ölnebel erzeugenden Abschnitts 77 zugeführt. Der Ölnebel 95, welcher dem den Ölnebel übertragenden Ende 74 zugeführt wird, wird durch den Übertragungsdurchgang 5 (5a), welcher mit dem den Ölnebel übertragenden Ende 74 verbunden ist, zu dem Nebelströmungsmesser 2 übertragen, und die Strömungsrate des Ölnebels 95 wird dann durch den Nebelströmungsmesser 2 gemessen. Der Ölnebel 95, dessen Strömungsrate gemessen worden ist, wird durch den Übertragungsdurchgang 5 (5b) übertragen und dem Werkstück 61 zugeführt.
Darüber hinaus sind die Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft zum Zuführen der Luft, die die Hochspannung erzeugende Vorrichtung 72, welche derart ausgestaltet ist, dass sie die Hochspannung zwischen der Öldüse 70 und der Koronarentladungselektrode 71 anlegt, und die Ölzufuhrvorrichtung 81 zum Zuführen des Öls zu der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 mit der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 verbunden, wie es vorab beschrieben ist. Die Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft, die die Hochspannung erzeugende Vorrichtung 72 und die Ölzufuhrvorrichtung 81 sind derart ausgestaltet, dass sie Steuersignale, welche von der Steuereinheit 4 durch die Kabel 14b, 14c bzw. 14d ausgegeben werden, empfangen. Daher werden die Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft, die die Hochspannung erzeugende Vorrichtung 72 und die Ölzufuhrvorrichtung 81 abhängig von den Steuersignalen von der Steuereinheit 7 gesteuert, so dass der Luftdruck, die Spannung und der Öldruck entsprechend geändert werden können.
Die Steuereinheit 4, mit welcher die Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft, die die Hochspannung erzeugende Vorrichtung 72 und die Ölzufuhrvorrichtung 81 verbunden sind, weist darin gespeicherte Daten für Strömungsraten des Ölnebels 95 auf, welche für bestimmte Bedingungen für eine in dem Bearbeitungszentrum 6 auszuführende Bearbeitung angemessen sind. Genauer liegen optimale Strömungsraten des Ölnebels 95 abhängig von Einstellungen der Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs 60, einer Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 61, einer Tiefe eines Schnitts in das Werkstück 61 und dergleichen wie bei der ersten Ausführungsform vor. Eine optimale Strömungsrate des Ölnebels 95 kann ausgewählt und derart eingestellt werden, dass sie den Bedingungen der auszuführenden Bearbeitung entspricht.
Daher wird bei einer Ausführung einer Bearbeitung des Werkstücks 61 in dem Bearbeitungszentrum 6 der Ölnebel 95 mit der optimalen Strömungsrate, welche in der Steuereinheit 4 eingestellt wird, von der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 zu dem Werkstück 61 zugeführt. Wenn die Strömungsrate des zugeführten Ölnebels 95 aus irgendeinem Grund abnimmt, dann wird ein Signal, welches diese Abnahme in der Strömungsrate des Ölnebels 95 anzeigt, von dem Nebelströ mungsmesser 2 ausgegeben, und die Steuereinheit 4 empfängt dieses Signal, um zu erkennen, dass die Strömungsrate des Ölnebels 95 abgenommen hat. Dann werden ein Signal, welches eine Anweisung zur Erhöhung des Drucks in der Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft anzeigt, ein Signal, welches eine Anweisung zur Erhöhung der Spannung, welche in der die Hochspannung erzeugenden Vorrichtung 72 erzeugt wird, anzeigt, und ein Signal, welches eine Anweisung zur Erhöhung des Drucks in der Ölzufuhrvorrichtung 81 anzeigt, von der Steuereinheit 4 ausgegeben, um den Druck in der Quelle 90 von unter Druck befindlicher Luft, die Spannung, welche in der die Hochspannung erzeugenden Vorrichtung 72 erzeugt wird, und den Druck in der Ölzufuhrvorrichtung 81 zu erhöhen, wodurch die Strömungsrate des Ölnebels 95 wieder auf eine neue Strömungsrate eingestellt wird.
Dadurch wird die Strömungsrate des Ölnebels 95 wieder auf eine neue (optimale) Strömungsrate eingestellt, indem die Steuerung abhängig von der Situation des Ölnebels 95, welche durch den Nebelströmungsmesser 2 erfasst wird, ausgeführt wird.
Die Strömungsrate des Ölnebels 95 kann konstant gehalten werden, wie es vorab beschrieben ist, und damit kann eine Wärme, welche durch die Schmierung des Werkstücks 61 und des Werkzeugs 60 und die Bearbeitung des Werkstücks 61 erzeugt wird, ausreichend abgeleitet werden, und es kann verhindert werden, dass sich das Werkzeug 60 festfrisst und bricht. Dies macht es möglich, für eine Bearbeitungsbeständigkeit zu sorgen, die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Genauigkeit zu erhöhen und die Haltbarkeit des Werkzeugs 60 zu verbessern.
Die Steuereinheit 4 ist derart entworfen, dass sie die Steuersignale an das Bearbeitungszentrum 6 ausgibt, wie es vorab beschrieben ist, und daher ist es zum Beispiel möglich, dass, wenn die Strömungsrate des Ölnebels 95 extrem abfällt, was nicht nur durch die Steuerung der den Ölnebel erzeugenden Vorrichtung 7 ausgeregelt werden kann, ein Haltesignal von der Steuereinheit 4 an das Bearbeitungszentrum 6 ausgegeben wird, wodurch der Betrieb des Bearbeitungszentrums 6 angehalten wird. Daher ist es möglich, im Vorhinein Beschädigungen und länge re Ausfälle des Bearbeitungszentrums 6, des Werkzeugs 60, des Werkstücks 61 und dergleichen zu verhindern.
Bei dem mit minimaler Schmiermenge arbeitenden System gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform sind der Wassertropfen mit Ölfilm erzeugende Mischer 3 bzw. die den Ölnebel erzeugende Vorrichtung 7 als der Zerstäuber dargestellt worden. Aber es ist klar, dass der Zerstäuber nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist und zum Beispiel irgendein Zerstäuber sein kann, wenn er derart ausgestaltet ist, dass er das Arbeitsfluid derart zerstäubt, dass es dem Werkstück 61 zugeführt wird, indem zum Beispiel Wasser durch einen Luftdruck zerstäubt wird, um es dem Werkstück 61 zuzuführen.

Claims

Mit minimaler Schmiermenge arbeitendes System, wobei eine Menge eines Arbeitsfluids (54), welches einem Werkstück (61) zugeführt wird, bei der Bearbeitung des Werkstücks (61) auf einen angemessenen Wert eingestellt wird, wobei das System (1) umfasst: einen Zerstäuber (3; 7) zum Zerstäuben des Arbeitsfluids (54); einen Übertragungsdurchgang (5) zur Übertragung des Arbeitsfluids (54), welches in dem Zerstäuber (3; 7) zerstäubt wird, zu dem Werkstück (61); einen Nebelströmungsmesser (2), welcher in der Mitte des Übertragungsdurchgangs (5) angeordnet ist, welcher einen eine Strömungsrate messenden Abschnitt (20) aufweist und derart ausgestaltet ist, dass er die Strömungsrate des zerstäubten unter Druck befindlichen Fluids (54), welches durch den Übertragungsdurchgang (5) übertragen wird, misst und ein Strömungsratendatensignal, welches die gemessene Strömungsrate anzeigt, ausgibt, wobei der die Strömungsrate messende Abschnitt (20) eine sich im Durchmesser verändernde Leitung (21) umfasst; und eine Steuereinheit (4), welche derart ausgestaltet ist, dass sie das Strömungsratendatensignal, welches von dem Nebelströmungsmesser (2) ausgegeben wird, empfängt und eine Information zur Zerstäubung des Arbeitsfluids (54) in dem Zerstäuber (3; 7) als ein Zerstäubungsdatensignal an den Zerstäuber (3; 7) ausgibt; wobei die Steuereinheit (4) den Betrieb des Zerstäubers (3; 7) steuert, indem sie das Zerstäubungsdatensignal abhängig von dem Strömungsratendatensignal, welches von der Steuereinheit (4) empfangen wird, an den Zerstäuber (3; 7) ausgibt, so dass eine Strömungsrate, welche von dem Strömungsratendatensignal angezeigt wird, gleich einer voreingestellten Strömungsrate ist.
Mit minimaler Schmiermenge arbeitendes System nach Anspruch 1, wobei der Nebelströmungsmesser (2) mit einem eine Strömungsrate anzeigenden Abschnitt (11) versehen ist, um eine gemessene Strömungsrate anzuzeigen.