DE102006034326B4 - Pressure flowmeter - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Ermittlung der Druck- und Durchflussmenge eines Kühlschmiermediums zur Versorgung eines Kühlkanals eines Werkzeugs (2) für eine Werkzeugmaschine, mit einem werkzeugseitigen Anschluss mit einer Werkzeugaufnahme (3) und einem maschinenseitigen Anschluss (8), wobei zwischen der Werkzeugaufnahme (3) und dem maschinenseitigen Anschluss (8) der Vorrichtung (1) ein Gehäuse (11) mit einem darin angeordneten Druck- und Durchflussmengen-Messsystem (4, 10) vorhanden ist und das Gehäuse (11) den zwischen einem Kühlmittelzulaufanschluss (14) und einen Kühlmittelablaufanschluss (15) liegenden Kühlkanal (16) umfasst.Device (1) for determining the pressure and flow rate of a cooling lubricant for supplying a cooling channel of a tool (2) for a machine tool, with a tool-side connection with a tool holder (3) and a machine-side connection (8), wherein between the tool holder (3 ) and the machine-side connection (8) of the device (1) has a housing (11) with a pressure and flow rate measuring system (4, 10) arranged therein, and the housing (11) between a coolant inlet port (14) and a Cooling discharge port (15) lying cooling channel (16).

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Kühlmitteldrucks und der Kühlmittelmenge in einem Werkzeug, wobei die Vorrichtung einen Kühlkanal sowie dessen Kühlmittelzulaufanschluss und einen Kühlmittelablaufanschluss besitzt.The invention relates to a device for determining the coolant pressure and the coolant quantity in a tool, the device having a cooling channel and its coolant inlet connection and a coolant outlet connection.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Bei modernen Werkzeugmaschinen werden im allgemeinen sogenannte Werkzeuge mit Innenkühlkanäle eingesetzt, die dann über Werkzeughalter an die Werkzeugmaschinenspindel angekoppelt werden. Die Werkzeuge werden von der Werkzeugmaschine mit Kühlmittel versorgt, um höhere Schnittdaten, längere Standzeiten und eine sichere Spanabfuhr zu erhalten.In modern machine tools so-called tools with internal cooling channels are generally used, which are then coupled via tool holder to the machine tool spindle. The tools are supplied with coolant from the machine tool in order to obtain higher cutting data, longer tool life and safe chip removal.

Die DE 103 18 930 A1 beschreibt ein Druckprüfwerkzeug für NC-Maschinen.The DE 103 18 930 A1 describes a pressure testing tool for NC machines.

Aus der US 3,781,024 A1 ist ein portables Bohrwerkzeug mit einem Kühlsystem bekannt, dass ein Überdruckventil aufweist.From the US 3,781,024 A1 is a portable drilling tool with a cooling system known that has a pressure relief valve.

Die DE 27 58 676 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Regelung des Flusses einer Schneidflüssigkeit zu einem Schneidwerkzeug.The DE 27 58 676 A1 describes a device for controlling the flow of a cutting fluid to a cutting tool.

Die DE 101 32 857 A1 beschreibt eine Steuerreinrichtung für die Zufuhr eines Schmiermittels.The DE 101 32 857 A1 describes a control device for the supply of a lubricant.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Ein optimaler Kühlmittelfluss ist von mehreren Parametern abhängig:

  • – Druck/Volumenstrom der Maschinenpumpe;
  • – Leitungsführung und Querschnitt der Kühlmittelversorgung der Werkzeugmaschine;
  • – Drehdurchführung zur Spindel
  • – Querschnitte in Spindel und Werkzeugaufnahme
  • – Zustand des Kühlkanal-Systems: Verschleiß der Pumpe und der Dichtungen
  • – Querschnitt, Oberfläche und Anordnung der IK-Kanäle der Werkzeuge
An optimal coolant flow depends on several parameters:
  • - pressure / flow rate of the machine pump;
  • - Wiring and cross section of the coolant supply of the machine tool;
  • - Rotary feedthrough to the spindle
  • - Cross sections in spindle and tool holder
  • - Condition of the cooling duct system: wear of the pump and the seals
  • - Cross-section, surface and arrangement of the IK channels of the tools

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Durchflussmenge und den Rückstaudruck des Kühlschmiermediums im oder am Werkzeug zu ermitteln um den größten wirtschaftlichen Nutzen aus der Bearbeitung erzielen zu können, wobei die Vorrichtung zudem leicht installierbar und entsprechend leicht handhabbar sein soll.The invention has for its object to determine the flow rate and the back pressure of the cooling lubricant in or on the tool in order to achieve the greatest economic benefit from processing, the device should also be easy to install and accordingly easy to handle.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insebsondere wird vorgeschlagen dass der Kühlkanal in einem Gehäuse der Vorrichtung zwischen dem Kühlmittelzulauf- und Kühlmittelablaufanschluss angeordnet ist und ein Druck- und Durchflussmengenmesssystem aufweist. Dieses kann aus folgenden Bauteilen bestehen:
Durchflussturbine,
Drucksensor,
Datenstecker,
Anzeigegerät,
wobei die Vorrichtung über mindestens einen elektrischen Hallsensor verfügt, welcher über eine elektrische Leitung mit einem Datenstecker verbunden ist. To solve this problem, the device with the features of claim 1 is proposed. Insebsondere it is proposed that the cooling channel is arranged in a housing of the device between the coolant inlet and coolant outlet connection and having a pressure and flow rate measurement system. This can consist of the following components:
Flow turbine,
Pressure sensor,
Data plug,
Display device,
wherein the device has at least one electrical Hall sensor which is connected via an electrical line with a data connector.

Durch die Erfindung und deren Ausbildung ist es möglich, die Durchflussmenge und den Druck des strömenden Kühlmittelschmiermediums mittels elektronisch überwachten Sensoren zu erfassen, welche in der Vorrichtung mit einem Datenstecker elektrisch verbunden sind, dessen ermittelten Daten elektronisch oder über Funk kabellos (induktiv, infrarot usw.) ausgelesen bzw. ausgewertet werden können.By means of the invention and its design, it is possible to detect the flow rate and the pressure of the flowing coolant lubricant medium by means of electronically monitored sensors which are electrically connected in the device to a data connector whose data is determined wirelessly (inductive, infrared, etc.) electronically or by radio. ) can be read out or evaluated.

Die Durchflussmenge wird mittels einer Durchflussturbine gemessen, die zwischen dem Kühlmittelzulauf- und Kühlmittelablaufanschluss im Kühlkanal positioniert ist. Die Durchflussturbine besitzt Flügelsensoren über welche die Durchflussmenge ermittelt und an den Hallsensor weitergeleitet wird.The flow rate is measured by means of a flow turbine, which is positioned between the coolant inlet and the coolant outlet connection in the cooling channel. The flow turbine has wing sensors via which the flow rate is determined and forwarded to the Hall sensor.

Werkzeuge mit Innenkühlkanälen besitzen je nach Anwendungsfall bzw. Einsatzfall unterschiedliche Kühlkanalquerschnitte. Je größer der Kühlkanalquerschnitt im Werkzeug ist, desto mehr Kühlmittel fließt durch das Werkzeug. Die Durchflussturbine ermittelt das Volumen an Kühlmittel, dass durch den Kühlkanal im Gehäuse fließt.Depending on the application or application, tools with internal cooling channels have different cooling channel cross sections. The larger the cooling channel cross-section in the tool, the more coolant flows through the tool. The flow turbine determines the volume of coolant that flows through the cooling channel in the housing.

Die Durchflussmenge wird auch durch den Druck beeinflusst, wie es von den Maschinenherstellern bzw. Pumpenherstellern angegeben wird, dieser kann aber abweichen wegen Verschleißerscheinungen.The flow rate is also influenced by the pressure, as stated by the machine manufacturers or pump manufacturers, but this may differ due to signs of wear.

Der Drucksensor misst den Rückstaudruck, welcher sich im Kühlkanal am Kühlmittelablaufanschluss aufbaut. Das Kühlmedium trifft auf den Werkzeugschaft am Kühlmittelablaufanschluss und es bildet sich, da nicht das ganze Volumen des ankommenden Kühlmediums in die Werkzeug-Innenkühlkanäle fließen kann, ein Rückstau. Das Kühlmittel staut sich am Schaftende und es bildet sich dann ein sog. Rückstaudruck, welcher vom Drucksensor ermittelt wird.The pressure sensor measures the back pressure, which builds up in the cooling channel at the coolant outlet connection. The cooling medium impinges on the tool shank at the coolant outlet connection and, since not the entire volume of the incoming cooling medium can flow into the tool internal cooling channels, it forms a backflow. The coolant accumulates at the shaft end and then forms a so-called. Back pressure, which is determined by the pressure sensor.

Moderne Werkzeugmaschinen werden heute auch mit der Minimalmengenschmiertechnik ausgestattet und ersetzen den nassen Kühlschmierstoff.Today, modern machine tools are also equipped with minimum quantity lubrication technology and replace the wet coolant.

Das Medium der Minimalmengenschmierung besteht aus einm Luft/Öl-Gemisch, dass ebenfalls mit der Vorrichtung ermittelt und ausgewertet werden kann. Es ist damit eine automatische Messvorrichtung geschaffen, bei der der Anwender lediglich die Vorrichtung zwischen der Werkzeugmaschinenspindel und der Werkzeugaufnahme positionieren muss, was bedeutet, dass die Vorrichtung eine Werkzeugaufnahme und eine Maschinenspindelaufnahme aufweist. The medium of minimum quantity lubrication consists of an air / oil mixture that can also be determined and evaluated with the device. There is thus provided an automatic measuring device in which the user merely has to position the device between the machine tool spindle and the tool holder, which means that the device has a tool holder and a machine spindle holder.

Der Kühlmittelzulaufanschluss im Gehäuse der Vorrichtung ist der maschinenseitige Anschluss für die Werkzeugmaschinenspindel und dient der Aufnahme von HSK Aufnahmen und SK-Aufnahmen und dergleichen und der Kühlmittelablaufanschluss im Gehäuse der Vorrichtung ist der werkzeugseitige Anschluss, welcher für sämtliche Werkzeugaufnahmen konstruktiv ausgelegt werden kann.The coolant inlet connection in the housing of the device is the machine-side connection for the machine tool spindle and serves for receiving HSK receptacles and SK receptacles and the like, and the coolant outlet connection in the housing of the device is the tool-side connection, which can be designed constructively for all tool receptacles.

Eine bevorzugte Bauform der Vorrichtung wird darin gesehen, dass das Gehäuse der Vorrichtung im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist und an einer Stirnseite die Werkzeugaufnahme und an der gegenüberstehenden Stirnseite die Werkzeugmaschineaufnahme angeordnet ist und an der Gehäuselängserstreckung das Durchlaufmengensystem zur Ermittlung bzw. Übertragung der Daten an die Anzeigevorrichtung.A preferred design of the device is seen in that the housing of the device is substantially rectangular and on one end of the tool holder and on the opposite end of the machine tool holder is arranged and on the housing longitudinal extension of the flow rate system for detecting or transmitting the data to the display device ,

Die Messung der Durchlaufmenge des Kühlschmiermediums erfolgt im Stillzustand der Maschine.The measurement of the flow rate of the cooling lubricant takes place when the machine is still.

Die Vorrichtung muss nicht nur aus einem Gehäuse und einem Anzeigegerät bestehen, sondern es kann auch aus einer Komponente bestehen. Es besteht hier die Möglichkeit das Anzeigegerät der Vorrichtung in das Gehäuse zu implementieren.The device must not only consist of a housing and a display device, but it can also consist of a component. It is possible here to implement the display device of the device in the housing.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgendem näher beschrieben.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and described in more detail below.

Es zeigen:Show it:

1 eine Vorrichtung zum Prüfen der Durchflussmenge mit einem Anzeigegerät, welches mit der Vorrichtung verbunden ist. 1 a device for checking the flow rate with a display device, which is connected to the device.

2 eine Vorrichtung zum Prüfen der Durchflussmenge mit einem kabellosen Sender zur Datenübertragung. 2 a device for checking the flow rate with a wireless transmitter for data transmission.

3 eine Vorrichtung zum Prüfen der Durchflussmenge mit verschiedenen Ausführungsformen an Anschlüssen. 3 a device for checking the flow rate with various embodiments of terminals.

Die Vorrichtung 1 zur Bestimmung der Durchflussmenge des Kühlschmiermediums in einem Werkzeug 2 besteht im wesentlichen aus einem rechteckig ausgebildetem Gehäuse 11, einem Kühlkanal 16 sowie aus einem Kühlmittelzulaufanschluss 14, einem Kühlmittelablaufanschluss 15 und einem Anzeigegerät 7. Zwischen dem Kühlmittelzulaufanschluss 14 und dem Kühlmittelablaufanschluss 15 ist eine sog. Durchflussturbine 4 angeordnet, welche mit elektronisch überwachten Flügelradsensors ausgestattet ist, dessen Daten zum Hallsensor 5 übermittelt werden. Des Weiteren ist im Vorrichtungsgehäuse 11 ein Drucksensor 12 integriert, welcher den Rückstaudruck am Schaftende des Werkzeuges erfasst.The device 1 for determining the flow rate of the cooling lubricant in a tool 2 consists essentially of a rectangular shaped housing 11 , a cooling channel 16 as well as from a coolant inlet connection 14 , a coolant drain port 15 and a display device 7 , Between the coolant inlet connection 14 and the coolant drain port 15 is a so-called flow turbine 4 arranged, which is equipped with electronically monitored impeller sensor whose data to the Hall sensor 5 be transmitted. Furthermore, in the device housing 11 a pressure sensor 12 integrated, which detects the back pressure on the shaft end of the tool.

Der Drucksensor 10 und der Hallsensor 5, welcher mit dem Durchflussmengenmessgerät 4 verbunden ist, sind über elektrische Leitungen 18 mit einem Datenstecker 6 verbunden. Der Datenstecker liefert die Daten über elektrische Leitungen 18 an das Anzeigegerät 7. Es besteht auch die Möglichkeit die Daten kabellos über Sender 17 und Empfänger 9 zu übertragen, um Sie dann am Anzeigegerät ablesen zu können.The pressure sensor 10 and the Hall sensor 5 , which with the flow meter 4 connected are via electrical lines 18 with a data connector 6 connected. The data connector provides the data via electrical lines 18 to the display device 7 , There is also the option of wireless data transmission via transmitter 17 and receiver 9 to be read on the display device.

Die Durchflussmenge wird mittels einer Durchflussturbine 4 gemessen, die zwischen dem Kühlmittelzulauf- und Kühlmittelablaufanschluss im Kühlkanal positioniert ist. Die Durchflussturbine besitzt Flügelsensoren über welche die Durchflussmenge ermittelt und an den Hallsensor 5 weitergeleitet wird. Werkzeuge mit Innenkühlkanälen besitzen je nach Anwendungsfall bzw. Einsatzfall unterschiedliche Kühlkanalquerschnitte. Je größer der Kühlkanalquerschnitt im Werkzeug ist, desto mehr Kühlmittel fließt durch das werkzeug. Die Durchflussturbine ermittelt das Volumen an Kühlmittel, das durch den Kühlkanal im Gehäuse fließt.The flow rate is by means of a flow turbine 4 measured, which is positioned between the coolant inlet and coolant outlet connection in the cooling channel. The flow turbine has vane sensors which determine the flow rate and the Hall sensor 5 is forwarded. Depending on the application or application, tools with internal cooling channels have different cooling channel cross sections. The larger the cooling channel cross-section in the tool, the more coolant flows through the tool. The flow turbine determines the volume of coolant that flows through the cooling channel in the housing.

Der Drucksensor 10 misst den Rückstaudruck, welcher sich im Kühlkanal 16 am Kühlmittelablaufanschluss 15 aufbaut. Das Kühlmedium trifft auf den Werkzeugschaft am Kühlmittelablaufanschluss und bildet sich, da nicht das ganze Volumen des ankommenden Kühlmediums in die Werkzeug-Innenkühlkanäle fließen kann, ein Rückstau. Das Kühlmittel staut sich am Schaftende und es bildet sich dann ein sog. Rückstaudruck, welcher vom Drucksensor ermittelt wird.The pressure sensor 10 measures the back pressure, which is in the cooling channel 16 at the coolant outlet connection 15 builds. The cooling medium impinges on the tool shank at the coolant outlet connection and, since not the entire volume of the incoming cooling medium can flow into the tool internal cooling channels, forms a backflow. The coolant accumulates at the shaft end and then forms a so-called. Back pressure, which is determined by the pressure sensor.

Der Kühlmittelzulaufanschluss 14 im Gehäuse 11 der Vorrichtung 1 ist der maschinenseitige Anschluss für die Werkzeugmaschinenspindel und dient der Aufnahme 8 von HSK-Aufnahmen und SK-Aufnahmen und dergleichen und der Kühlmittelablaufanschluss 15 im Gehäuse der Vorrichtung ist der werkzeugseitige Anschluss, welcher für sämtliche Werkzeugaufnahmen 3 konstruktiv ausgelegt werden kann. Die Vorrichtung 1 muss nicht nur aus einem Gehäuse 11 und einem Anzeigegerät 7 bestehen, sondern es kann auch aus einer Komponente bestehen. Es besteht hier die Möglichkeit das Anzeigegerät 7 der Vorrichtung in das Gehäuse 11 zu implementieren.The coolant inlet connection 14 in the case 11 the device 1 is the machine-side connection for the machine tool spindle and serves to receive 8th of HSK receptacles and SK receptacles and the like, and the coolant drain port 15 in the housing of the device is the tool-side connection, which for all tool holders 3 can be designed constructively. The device 1 not just from a case 11 and a display device 7 but it can also consist of one component. There is the possibility of the indicator here 7 the device in the housing 11 to implement.

Claims (10)

Vorrichtung (1) zur Ermittlung der Druck- und Durchflussmenge eines Kühlschmiermediums zur Versorgung eines Kühlkanals eines Werkzeugs (2) für eine Werkzeugmaschine, mit einem werkzeugseitigen Anschluss mit einer Werkzeugaufnahme (3) und einem maschinenseitigen Anschluss (8), wobei zwischen der Werkzeugaufnahme (3) und dem maschinenseitigen Anschluss (8) der Vorrichtung (1) ein Gehäuse (11) mit einem darin angeordneten Druck- und Durchflussmengen-Messsystem (4, 10) vorhanden ist und das Gehäuse (11) den zwischen einem Kühlmittelzulaufanschluss (14) und einen Kühlmittelablaufanschluss (15) liegenden Kühlkanal (16) umfasst.Contraption ( 1 ) for determining the pressure and flow rate of a cooling lubricant medium for supplying a cooling channel of a tool ( 2 ) for a machine tool, with a tool-side connection with a tool holder ( 3 ) and a machine-side connection ( 8th ), between the tool holder ( 3 ) and the machine-side connection ( 8th ) of the device ( 1 ) a housing ( 11 ) with a pressure and flow rate measuring system ( 4 . 10 ) is present and the housing ( 11 ) between a coolant inlet connection ( 14 ) and a coolant drain port ( 15 ) lying cooling channel ( 16 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmengenmesssystem (4) eine Durchflussturbine umfasst.Apparatus according to claim 1, characterized in that the flow rate measuring system ( 4 ) comprises a flow turbine. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmesssystem (10) einen Drucksensor umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure measuring system ( 10 ) comprises a pressure sensor. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maschinenseitige Anschluss (8) an verschiedene Werkzeugspindelformen, wie HSK-Aufnahmen oder SK-Aufnahmen, anpassbar ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the machine-side connection ( 8th ) Is adapted to different tool spindle shapes, such as HSK recordings or SK recordings, adaptable. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der werkzeugseitige Anschluss der Vorrichtung (1) so ausgebildet ist, dass er mit verschiedenen Werkzeugaufnahmen (3) bestückt werden kann.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tool-side connection of the device ( 1 ) is designed so that it with different tool holders ( 3 ) can be fitted. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Datenstecker (6) umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) a data connector ( 6 ). Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Anzeigegerät (7) umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) a display device ( 7 ). Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigegerät (7) über Leitungen (18) mit der Vorrichtung (1) verbunden ist.Apparatus according to claim 7, characterized in that the display device ( 7 ) via lines ( 18 ) with the device ( 1 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigegerät (7) drahtlos über einen Sender (17) und einen Empfänger (9) mit der Vorrichtung (1) verbunden ist.Apparatus according to claim 7, characterized in that the display device ( 7 ) wirelessly via a transmitter ( 17 ) and a receiver ( 9 ) with the device ( 1 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigegerät (7) in dem Gehäuse (11) der Vorrichtung (1) integriert ist.Apparatus according to claim 7, characterized in that the display device ( 7 ) in the housing ( 11 ) of the device ( 1 ) is integrated.
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