DE10231300A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Schmiermittelstroms in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Schmiermittelstroms in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine Download PDF

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Schmiermittelstroms in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine wird das Schmiermittel als Schmiermittel-Luft-Nebel (Aerosol) in einem Aerosolkanal einem Werkzeug zugeführt. Von einer Lichtquelle ausgehendes Licht wird im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Aerosolkanals durch diesen hindurchgeleitet und von einem gegenüberliegenden ersten Licht-Sensor empfangen. Zusätzlich ist ein zweiter Licht-Sensor vorgesehen, der in der gleichen axialen Ebene des Aerosolkanals wie der erste Licht-Sensor liegt und in Umfangsrichtung des Aerosolkanals um einen Winkel alpha versetzt zu dem ersten Licht-Sensor angeordnet ist. Der zweite Licht-Sensor erfasst das von den im Aerosolkanal befindlichen Aerosolteilchen abgelenkte Licht. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst eine Lichtquelle, deren Licht im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Aerosolkanals durch diesen hindurch zu einem gegenüberliegenden ersten Licht-Sensor gerichtet ist, wobei ein zweiter Licht-Sensor vorgesehen ist, der in der gleichen axialen Ebene des Aerosolkanals wie der erste Licht-Sensor liegt und in Umfangsrichtung des Aerosolkanals um einen Winkel alpha versetzt zu dem ersten Licht-Sensor angeordnet ist. Der zweite Licht-Sensor erfasst das von den im Aerosolkanal befindlichen Aerosolteilchen abgelenkte Licht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung und/ Überwachung eines Schmiermittelstroms in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine, wobei das Schmiermittel als Schmiermittel-Luft-Nebel (Aerosol) in einem Aerosolkanal einem Werkzeug zugeführt wird, wobei von einer Lichtquelle ausgehendes Licht im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Aerosolkanals durch diesen hindurchgeleitet und von einem gegenüberliegenden ersten Licht-Sensor empfangen wird und wobei das vom ersten Licht-Sensor erfasste Licht ausgewertet wird.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Schmiermittelstroms in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine insbesondere zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, wobei das Schmiermittel als Schmiermittel-Luft-Nebel (Aerosol) in einem Aerosolkanal einem Werkzeug zuführbar ist, mit einer Lichtquelle, die Licht abgibt, das im wesentlichen senk recht zur Längsrichtung des Aerosolkanals durch diesen hindurch zu einem gegenüberliegenden ersten Licht-Sensor gerichtet ist und von diesem erfassbar ist, wobei der erste Licht-Sensor ein erstes Signal an eine Auswertevorrichtung abgibt.
  • Bei der spanenden Bearbeitung unterliegen die Werkzeuge und die Werkstücke hohen Reibungskräften, wodurch eine starke Wärmeentwicklung bedingt ist. Es ist deshalb seit langem bekannt, die Wärmeentwicklung und die Reibung der genannten Teile durch Aufbringen eines Schmiermittels herabzusetzen. Während früher üblicherweise eine sogenannte Vollstrahlschmierung angewendet wurde, bei der das Schmiermittel in relativ großer Menge in einem Flüssigkeitsvollstrahl auf die zu schmierenden Flächen aufgebracht wird, findet seit einigen Jahren vorzugsweise die Minimalschmiertechnik Verwendung. Bei der Minimalschmiertechnik wird ein flüssiges Schmiermittel, insbesondere Öl, in einer Düse in einem Luftstrom vernebelt, wobei die Erzeugung des Gemischnebels entweder innerhalb der Düse erfolgt oder der Luftstrom beim Austritt aus der Düse das Schmiermittel mitreißt und dadurch vernebelt. Der Nebel des Schmiermittel-Luft-Gemisches, d.h. das sogenannte Aerosol, wird über eine Leitung der Werkzeugmaschine zugeführt und in dieser beispielsweise durch einen innerhalb des Werkzeughalters sowie eines Werkzeugs verlaufenden Aerosolkanal bis zum Bearbeitungsort transportiert und dort auf die zu behandelnden Flächen aufgebracht, wodurch sich eine gute Kühl- und Schmierwirkung erzielen lässt. Darüber hinaus ist der weitere Vorteil gegeben, dass der Verbrauch an Schmiermittel gegenüber der genannten Vollstrahlkühlung wesentlich herabgesetzt ist. Obwohl als Schmiermittel verschiedene Stoffe Verwendung finden können, wird im folgenden beispielhaft von Öl als Schmiermittel ausgegangen.
  • Die Ölmengen, die bei Einsatz der Minimalschmiertechnik zur Schmierung eines Zerspanprozesses eingesetzt werden, sind so gering, dass ein Benutzer das Austreten des Aerosols am Spanort bei richtig eingestellter Minimalschmiervorrichtung mit bloßem Auge nicht wahrnehmen kann. Eine visuelle Kontrolle der einwandfreien Funktion der Minimalschmiervorrichtung ist daher nicht möglich. Es besteht deshalb die Gefahr, dass Funktionsstörungen der Werkzeugschmierung nicht rechtzeitig erkannt werden, was zu einem Werkzeugversagen oder zu Ausschussproduktion führt. Es ist deshalb versucht worden, eine Überwachung der Schmierung durch Überwachung verschiedener Funktionen des Aerosolerzeugers zu erreichen, beispielsweise durch Überwachung der Funktion der Pumpe für die Ölzufuhr, der Ölstandskontrolle oder der Ventilfunktion. Auf diese Weise ist jedoch nur die Aerosolerzeugung zu überwachen. Nicht berücksichtigt ist dabei, dass ein Versagen der Schmierung auch durch Defekte auf der Transportstrecke des Aerosols durch die Werkzeugmaschine, die Werkzeugmaschinenspindel oder das Werkzeug auftreten kann. Darüber hinaus können auch falsch eingestellte oder montierte Zerspanwerkzeuge die Ursache für ein Versagen der Schmierung sein.
  • Zur Behebung der genannten Nachteile ist versucht worden, eine Überwachungsvorrichtung zu entwickeln, die den Aerosoltransport von dem Aerosolerzeuger zu der Werkzeugmaschine überwacht und mittels dessen sich die Ölmengen des Aerosols, d.h. die Konzentration der Ölteilchen in der Trägerluft bestimmen lässt. Zu diesem Zweck wird an dem von dem Aerosolerzeuger zu der Werkzeugmaschine führenden Aerosolkanal eine Lichtquelle angeordnet, die einen Lichtstrahl im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Aerosolkanals abgibt und auf einen auf der gegenüberliegenden Seite des Aerosolkanals angeordneten Licht-Sensor richtet. Wenn innerhalb des Aerosolkanals ein Aerosol strömt, wird die vom Licht-Sensor empfangene und gemessene Lichtintensität verringert, da die Ölteilchen im Aerosolkanal ein Teil der Lichtstrahlen ablenken. Die genannte Überwachungsvorrichtung kann jedoch nur in dem Verbindungsabschnitt des Aerosolkanals zwischen einem externen Aerosolerzeuger und der Werkzeugmaschine eingesetzt werden. Bei einer Schmiervorrichtung, bei der das Aerosol innerhalb der Werkzeugmaschine erzeugt wird, ist ein Einsatz nicht möglich.
  • Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die genannte Überwachungsvorrichtung keine klare Aussage über die am Spanort herrschenden Schmierbedingungen zulässt. Dies liegt darin begründet, dass in dem Aerosolkanal neben dem Aerosol auch ein Ölfilm langsam entlang der Kanalwand transportiert wird, der ebenfalls zur Schmierung des Werkzeuges beitragen kann. Jedoch sind die Transportgeschwindigkeiten des Aerosols einerseits und des Ölfilms andererseits stark unterschiedlich, so dass die genannten Ölanteile in unterschiedlicher Weise und zu unterschiedlichen Zeiten am Werkzeug ankommen und dieses schmieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, mit dem ein Schmiermittelstrom in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine mit hoher Genauigkeit bestimmt und überwacht werden kann. Darüber hinaus soll eine Vorrichtung der genannten Art geschaffen werden, mit der sich das Verfahren in einfacher Weise durchführen lässt.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein zweiter Licht-Sensor vorgesehen ist, der in der gleichen axialen Ebene des Aerosolkanals wie der erste Licht-Sensor liegt und in Umfangsrichtung des Aerosolkanals um einen Winkel ? versetzt zu dem ersten Licht-Sensor angeordnet ist, wobei der zweite Licht- Sensor das von den im Aerosolkanal befindlichen Öl- bzw. Aerosolteilchen abgelenkte Licht erfasst und das vom zweiten Licht-Sensor erfasste Licht ausgewertet wird.
  • Erfindungsgemäß wird von dem Grundgedanken ausgegangen, neben dem Anteil des Lichtes, das auf den der Lichtquelle gegenüberliegenden ersten Licht-Sensor gelangt und sowohl durch den an der Innenwand des Aerosolkanals befindlichen Ölfilm als auch die im Aerosolkanal transportierten Aerosolteilchen beeinflusst wird, auch den Lichtanteil zu erfassen und auszuwerten, der durch die im Aerosolkanal transportierten Aerosolteilchen gestreut wird. Da der an der Innenwandung des Aerosolkanals transportierte Ölfilm zur Streuung des Lichtes praktisch nicht beiträgt, kann aufgrund der von den beiden Licht-Sensoren erhaltenen Werte eine getrennte Erfassung der beiden Ölanteile (Ölfilm und Aerosolteilchen) und eine Bestimmung des Gesamtöl-Massenstroms erreicht werden. Dabei kann entweder die Abschwächung des Licht-Signals, d.h. die Lichtintensitätsverringerung infolge der im Aerosolkanal transportierten Aerosolteilchen sowie durch den Ölfilm an der Innenwandung des Aerosolkanals, als auch unter Ausnutzung der Phasenverschiebung der Polarisationsebene von polarisiertem Licht (Laser) bei der Beugung oder Streuung an den Aerosolteilchen verwendet werden. Im erstgenannten Fall ist vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Licht-Sensor die Intensität des durch den Aerosolkanal transmittierten Lichts erfasst und der zweite Licht-Sensor die Intensität des von dem Aerosolteilchen gestreuten Lichtes erfasst. Die Abschwächung des gerichteten Lichtsignals am ersten Licht-Sensor verhält sich dabei proportional der Konzentration der Aerosolteilchen im Aerosolkanal überlagert durch die Abschwächung bei Durchdringung der beidseitigen Ölfilmströmung an der Innenwand des Aerosolkanals. Der zweite Licht-Sensor ist so ausgerichtet, dass er den durch Beugung an den Aerosolteilchen abgelenkten Lichtanteil (Streulicht) erfasst und ein entsprechendes Streusignal detektiert. Auf diese Weise lässt sich ein Gesamt-Ausgangssignal erzeugen, dass dem Gesamtölstrom in der Aerosolleitung bzw. einer Aufteilung in Ölaerosolkonzentration und Wandölströmung entspricht. Dabei kann die Änderung der Lichtintensität an den Licht-Sensoren über die Zeit erfasst und ausgewertet werden, alternativ oder zusätzlich dazu ist es auch möglich, die Intensität des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes zu erfassen und als Maximal- bzw. Referenzwert zu verarbeiten.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle polarisiertes Licht abgibt. Dies kann erreicht werden, indem als Lichtquelle ein Laser verwendet wird und/oder indem der Lichtquelle ein Polarisationsfilter unmittelbar nachgeschaltet ist. Dem ersten Licht-Sensor und/oder dem zweiten Licht-Sensor kann ein Polarisationsfilter vorgeschaltet ist, so dass die Licht-Sensoren das von den Aerosolteilchen gebeugte und gebrochene Licht empfangen. Dabei wird der Effekt der Phasenverschiebung von monochromatischem, kohärentem Laserlicht ausgenutzt. Vor dem zweiten Licht-Sensor wird ein Polarisationsfilter, dessen Ausrichtung um 90° gedreht zu der Ausrichtung des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts ist, in definierter Winkellage so justiert, dass der zweite Licht-Sensor bei Nicht-Vorhandensein von Aerosolteilchen kein Signal erhalten. Wenn Ölteilchen bzw. ein Aerosol in dem Aerosolkanal transportiert wird, wird das Laserlicht an den Ölteilchen gebeugt und gebrochen, wodurch sich die Polarisationsebene ändern. Dieses gebeugte Laserlicht kann den Polarisationsfilter vor dem zweiten Licht-Sensor passieren, so dass nun ein Signal proportional der Aerosolkonzentration gemessen wird.
  • Vor dem ersten Licht-Sensor kann ebenfalls ein Polarisationsfilter angeordnet sein. Dessen Ausrichtung kann entweder der Polarisationsrichtung des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts entsprechen oder um 90° gedreht zu dieser verlaufen .
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder in festgelegten Zeitintervallen zur Prozessüberwachung bzw. Funktionsüberwachung einer Minimalschmiervorrichtung verwendet werden. Insbesondere kann das erfindungsgemäß gewonnene Ausgangssignal bezüglich des an der Innenwandung des Aerosolkanals strömenden Ölfilms sowie bezüglich der Öltröpfchen direkt zur Steuerung des Aerosolerzeugers oder der Minimalschmiervorrichtung verwendet werden. Die Messung und Erfassung der Ölanteile lässt sich während des Betriebes der Werkzeugmaschine entweder bei stehendem oder auch bei rotierendem Werkzeug erreichen.
  • Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass ein zweiter Licht-Sensor vorgesehen ist, der in der gleichen axialen Ebene des Aerosolkanals wie der erste Licht-Sensor liegt und in Umfangsrichtung des Aerosolkanals um einen Winkel ? versetzt zu dem ersten Licht-Sensor angeordnet ist, wobei der zweite Licht-Sensor das von den im Aerosolkanal befindlichen Aerosolteilchen abgelenkte Licht erfasst und ein entsprechendes zweites Signal an die Auswertevorrichtung abgibt.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle und die Licht-Sensor gestellfest in der Werkzeugmaschine und außenseitig eines drehbaren Werkzeughalters angeordnet sind, in dem der Aerosolkanal verläuft, wobei die Lichtquelle und die Licht-Sensoren über im Werkzeughalter ausgebildete Lichtkanäle, die im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Aerosolkanals ver laufen, mit diesem verbunden sind. In einer bestimmten Drehstellung des Werkzeughalters ist die Lichtquelle über die Lichtkanäle mit dem ersten Licht-Sensor und dem zweiten Licht-Sensor verbunden. Wenn die Lichtkanäle von zumindest zwei Radialbohrungen im Werkzeughalter gebildete sind, die sich jeweils auf beiden Seiten des Aerosolkanals erstrecken und in der gleichen axialen Ebene des Aerosolkanals verlaufen, besteht die Lichtquelle mit den Licht-Sensoren bei Rotation des Werkzeughalters pro Umdrehung zumindest zwei Mal in Verbindung, so dass zwei Messungen pro Umdrehungen erfolgen. Bei den üblichen Drehzahlen von Werkzeugen in Werkzeugmaschinen führt das zu mehreren tausend Messungen pro Minute, wodurch eine ständige Bestimmung und Überwachung des Öl- bzw. Schmiermittelstroms gewährleistet ist. Durch schnelle Messtechnik wird kontinuierlich ein Nullabgleich bzw. eine Differenzbildung zur vorangegangenen Messung errechnet.
  • Die Lichtkanäle müssen so ausgebildet sein, dass sie einerseits das von der Lichtquelle ausgehende Licht hindurchlassen, jedoch zuverlässig verhindern, das Ö1- oder Aerosoltröpfchen in die Lichtkanäle eindringen. Aus diesem Grund ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Lichtkanäle lichtdurchlässig, jedoch für Schmiermittel undurchlässig ausgebildet sind, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, dass die Lichtkanäle jeweils mit einem transparenten Verschlussteil verschlossen sind. In einer möglichen Ausgestaltung ist der Lichtkanal jeweils durch das Verschlussteil vollständig ausgefüllt, was beispielsweise durch einen Füllkörper aus Glas oder einem anderen lichtdurchlässigen Material erreicht werden kann.
  • Um einen Referenz- bzw. Maximalwert der Lichtintensität zu erhalten, kann der Lichtquelle in Weiterbildung der Erfindung ein weiterer Sensor zugeordnet sein, mittels dessen die Intensität des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes erfassbar ist. Dieser weitere Sensor ist vorzugsweise unmittelbar an der Lichtquelle angeordnet, so dass Lichtintensitätsverluste bis zur Entfernung durch den weiteren Sensor weitestgehend vermieden sind.
  • Der zweite Licht-Sensor, der das von den im Aerosolkanal befindlichen Aerosolteilchen abgelenkte Licht erfasst, ist um einen Winkel a in Umfangsrichtung des Aerosolkanals versetzt zu dem ersten Licht-Sensor angeordnet. Der Winkelversatz ist dabei so gewählt, dass das am zweiten Licht-Sensor erhaltene Streusignal maximal wird. Die optimale Winkellage ist abhängig vom Beugungsmuster der Lichtstrahlen an den Aerosolteilchen und somit auch von der Teilchengrößenverteilung des eingesetzten Schmierstoffaerosols. Es hat sich doch als sinnvoll erwiesen, dass der Versatzwinkel a des ersten Licht-Sensors relativ zum zweiten Licht-Sensor im Bereich von 10° bis 70° und insbesondere im Bereich von 10° bis 40° liegt.
  • Wenn die Bestimmung und Überwachung des Schmiermittelstroms unmittelbar am Werkzeughalter, d.h. unmittelbar hinter dem Werkzeug während des Zerspanprozesses durchgeführt wird, lässt sich eine genaue Aussage über die am Zerspanort austretende Schmiermittelmenge treffen und das Verfahren und die Vorrichtung können unabhängig davon eingesetzt werden, ob das Ölaerosol in einem externen Aerosolerzeuger produziert und in einer Aerosolleitung der Werkzeugmaschine zugeführt wird oder ob der Werkzeugmaschine lediglich Luft und Öl zugeführt werden und die Aerosolerzeugung erst innerhalb der Werkzeugmaschine erfolgt.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
  • 1 einen Vertikalschnitt durch eine Werkzeughalterung und
  • 2 den Schnitt II-II in 1.
  • In den 1 und 2 ist eine Vorrichtung 10 zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Schmiermittelstroms in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine dargestellt, von der nur ein feststehender Spindelstock 11 gezeigt ist. In dem Spindelstock 11 ist eine drehangetriebene Spindel 12 gelagert, die einen Zuführkanal 14 aufweist, der in nicht dargestellter Weise mit einem Aerosolerzeuger verbunden ist. In eine Aufnahme 12a der Spindel 12 ist in bekannter Weise ein Ansatz 23 eines Werkzeughalters 13 eingesetzt, der an seinem vorderen Ende ein Werkzeug 15 trägt, das hier beispielhaft als Bohrwerkzeug dargestellt ist. Der Werkzeughalter 13 besitzt einen Axialkanal 24, der mit dem Zuführkanal 14 der Spindel 12 fluchtet und in abgedichteter Weise verbunden ist. In dem Werkzeug 15 ist ein axialer Werkzeugkanal 17 vorgesehen, der am hinteren Ende des Werkzeugs mit dem Axialkanal 24 des Werkzeughalters verbunden ist und sich am vorderen Ende des Werkzeugs 15 verzweigt. Der Zuführkanal 14, der Axialkanal 24 und der Werkzeugkanal 17, die linear ausgerichtet sind und entlang der Drehachse der Werkzeugmaschine verlaufen, bilden zusammen einen Aerosolkanal 16, dem von dem nicht dargestellten Aerosolerzeuger ein Aerosol zugeführt wird, wie es durch den Pfeil A angedeutet ist. Das Aerosol strömt entlang dem Aerosolkanal 16 und tritt am vorderen Ende des Werkzeugs 15 nahe den Spanort aus, wie es durch die Pfeile S angedeutet ist.
  • Der Werkzeughalter 13 ist von einem ringförmigen Gehäuse 19 umgeben, das an dem Spindelstock 11 der Werkzeugmaschine montiert ist. Der Werkzeughalter 13 ist unter enger Pas sung, jedoch frei drehbar in den ringförmigen Gehäuse 19 aufgenommen. In dem Gehäuse 19 ist eine Lichtquelle 20 angeordnet, der ein erster radialer Gehäusekanal 19a zugeordnet ist, der radial nach innen zur Außenseite des Werkzeughalters 13 verläuft. Auf der der Lichtquelle 20 gegenüberliegenden Seite des Werkzeughalters 13 ist im Gehäuse 19 ein erster Licht-Sensor 21 angeordnet, dem ein zweiter radial nach innen zum Werkzeughalter 13 gerichteter Gehäusekanal 19b zugeordnet ist. Der erste Gehäusekanal 19a und der zweite Gehäusekanal 19b fluchten miteinander und sind durch den zwischen ihnen befindlichen Werkzeughalter 13 voneinander getrennt.
  • In dem Gehäuse 19 ist des Weiteren ein zweiter Licht-Sensor 22 angeordnet, der in der gleichen axialen Ebene des Aerosolkanals 16 bzw. des Werkzeughalters 13 wie der erste Licht-Sensor 21 und die Lichtquelle 20 liegt, jedoch in Umfangsrichtung des Aerosolkanals 16 bzw. des Werkzeughalters 13 um einen Winkel α versetzt zu dem ersten Licht-Sensor 21 angeordnet ist, wie 2 zeigt. Dem zweiten Licht-Sensor 22 ist ein dritter Gehäusekanal 19c zugeordnet, der sich radial nach innen bis zur Außenseite des Werkzeughalters 13 erstreckt.
  • In dem Werkzeughalter 13 sind zwei in einer gemeinsamen Ebene verlaufende Radialbohrungen ausgebildet, die sich jeweils auf beiden Seiten des Aerosolkanals 16 erstrecken und auf diese Weise vier vom mittigen Aerosolkanal 16 sich radial nach außen erstreckende Lichtkanäle 13a, 13b, 13c und 13d bilden. Die Lichtkanäle 13a und 13b fluchten miteinander und sind gegenüber den Lichtkanälen 13c und 13d, die ebenfalls miteinander fluchten, um den Winkel a in Umfangsrichtung versetzt. Alle Lichtkanäle 13a, 13b, 13c und 13d sind mit einem transparenten Verschlussteil 18 vollständig ausgefüllt, das einerseits lichtdurchlässig ist, jedoch das im Aerosolkanal 16 strömende Schmiermittel nicht hindurchlässt.
  • Bei Betrieb der Werkzeugmaschine rotiert der Werkzeughalter 13 mit hoher Drehzahl relativ zu dem Gehäuse 19. Die Lichtquelle 20 gibt ein Licht radial nach innen in Richtung des Aerosolkanals 16 ab. In den meisten Drehstellungen des Werkzeughalters 13 trifft das Licht auf die Außenseite des Werkzeughalters 13 auf, ohne bis zu dem Aerosolkanal 16 gelangen zu können. In einer bestimmten Drehstellung, die in 2 dargestellt ist, kann das von der Lichtquelle 20 ausgehende Licht jedoch durch den Lichtkanal 13a des Werkzeughalters 13 bis zum Aerosolkanal 16 gelangen, durchläuft diesen in radialer Richtung und tritt in den weiterführenden Lichtkanal 13b ein, an dessen Ende es durch den zweiten Gehäusekanal 19b zu dem ersten Licht-Sensor 21 gelangt. Wenn innerhalb Aerosolkanals 16 eine Aerosolströmung vorhanden ist, wird ein Teil des Lichtes an den Aerosolteilchen abgelenkt bzw. gestreut und gelangt in den zu den Lichtkanälen 13a und 13b um den Winkel a versetzten Lichtkanal 13c, der in dieser Stellung mit dem dritten Gehäusekanal 19c und dem zweiten Licht-Sensor 22 verbunden ist. Der erste Licht-Sensor 21 erfasst die Intensitätabschwächung infolge des im Aerosolkanal strömenden Öls, während der zweite Licht-Sensor 22 den Streulichtanteil erfasst.
  • Wenn sich der Werkzeughalter 13 weiterdreht, wird die Verbindung zwischen der Lichtquelle 20 und den Licht-Sensoren 21 und 22 unterbrochen, bis nach einer halben Umdrehung, d.h. einer Drehung um 180°, die Lichtquelle 20 über den Lichtkanal 13b, den Aerosolkanal 16 und den weiterführenden Lichtkanal 13a mit dem ersten Licht-Sensor 21 wieder in Verbindung tritt, wobei das im Aerosolkanal 16 gestreute Licht. in dieser Stellung über den Lichtkanal 13d, der mit dem Lichtkanal 13c fluchtet, jedoch auf der gegengesetzten Seite des Aerosolkanals 16 angeordnet ist, dem zweiten Licht-Sensor 22 zugeleitet wird. Auf diese Weise können während einer Umdrehung des Werkzeughalters 13 zwei Lichtmessungen durchgeführt werden, wodurch sich eine präzise Bestimmung und Überwachung des Schmiermittelstroms in dem Aerosolkanal 16 erreichen lässt.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Bestimmung und Überwachung eines Schmiermittelstroms in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine, wobei das Schmiermittel als Schmier-Mittel-Luft-Nebel (Aerosol) in einem Aerosolkanal (16) einem Werkzeug (15) zugeführt wird, wobei von einer Lichtquelle (20) ausgehendes Licht im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Aerosolkanals (16) durch diesen hindurchgeleitet und von einem gegenüberliegendem ersten Licht-Sensor (21) empfangen wird und wobei das vom ersten Licht-Sensor (21) erfasste Licht ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Licht-Sensor (22) vorgesehen ist, der in der gleichen axialen Ebene des Aerosolkanals (16) wie der erste Licht-Sensor (21) liegt und in Umfangsrichtung des Aerosolkanals (16) um einen Winkel ? versetzt zu dem ersten Licht-Sensor angeordnet ist, wobei der zweite Licht-Sensor (22) das von den im Aerosolkanal (16) befindlichen Aerosolteilchen abgelenkte Licht erfasst und das vom zweiten Licht-Sensor (22) erfasste Licht ausge wertet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Licht-Sensor (21) die Intensität des durch dem Aerosolkanal (16) transmittierten Lichtes erfasst und der zweite Licht-Sensor (22) die Intensität des von dem Aerosolteilchen gestreuten Lichtes erfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des von der Lichtquelle (20) abgegebenen Licht erfasst und ausgewertet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (20) polarisiertes Licht abgibt und dass dem ersten Licht-Sensor (21) und/oder dem zweiten Licht-Sensor (22) ein Polarisationsfilter vorgeschaltet ist, so dass die Licht-Sensoren (21, 22) das von den Aerosolteilchen gebeugte und gebrochene Licht empfangen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (20) ein Laser ist.
  6. Vorrichtung zur Bestimmung und/ Überwachung eines Schmiermittelstroms in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Schmiermittel als Schmiermittel-Luft-Nebel (Aerosol) in einem Aerosolkanal (16) einem Werkzeug (15) zuführbar ist, mit einer Lichtquelle (20), die Licht abgibt, das im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Aerosolkanals (16) durch diesen hindurch zu einem gegenüberliegenden ersten Licht-Sensor (21) gerichtet ist und von diesem erfassbar ist, wobei der erste Licht-Sensor (21) ein erstes Signal an eine Auswertevorrichtung abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Licht-Sensor (22) vorgesehen ist, der in der gleichen axialen Ebene des Aerosolkanals (16) wie der erste Licht-Sensor (21) liegt und in Umfangsrichtung des Aerosolkanals (16) um einen Winkel a versetzt zu dem ersten Licht-Sensor (21) angeordnet ist, wobei der zweite Licht-Sensor (22) das von den im Aerosolkanal (16) befindlichen Aerosolteilchen abgelenkte Licht erfasst und ein entsprechendes zweites Signal an die Auswerteeinrichtung abgibt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (20) und die Licht-Sensoren (21, 22) gestellfest in der Werkzeugmaschine und außenseitig eines drehbaren Werkzeughalters (13) angeordnet sind, in dem der Aerosolkanal (16) verläuft, wobei die Lichtquelle (20) und die Licht-Sensoren (21, 22) über im Werkzeughalter (13) ausgebildete Lichtkanäle (13a, 13b, 13c, 13d), die im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Aerosolkanals (16) verlaufen, mit diesem verbunden sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtkanäle (13a, 13b, 13c, 13d) von zumindest zwei Radialbohrungen im Werkzeughalter (13) gebildet sind, die sich jeweils auf beiden Seiten des Aerosolkanals (16) erstrecken und in der gleichen axialen Ebene des Aerosolkanals (16) verlaufen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtkanäle (13a, 13b, 13c, 13d) lichtdurchlässig, jedoch für Schmiermittel undurchlässig ausgebildet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtkanäle (13a, 13b, 13c, 13d) je weils mit einem transparenten Verschlussteil (18) verschlossen sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussteil (18) den Lichtkanal (13a, 13b, 13c, 13d) jeweils vollständig ausfüllt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle (20) ein weiterer Sensor zugeordnet ist, mittels dessen die Intensität des von der Lichtquelle (20) ausgehenden Lichtes erfassbar ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatzwinkel ? des ersten Licht-Sensors (21) relativ zu dem zweiten Licht-Sensor (22) im Bereich von 10° bis 70° und insbesondere im Bereich von 10° bis 40° liegt.
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