DE10231300B4

DE10231300B4 - Method and device for determining and / or monitoring a lubricant flow in a lubricating device of a machine tool

Info

Publication number: DE10231300B4
Application number: DE2002131300
Authority: DE
Inventors: Dierk Stäbler; Markus Schönwald; Wolfgang Dr. Becker
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: DE10231300A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung und/oder 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 α versetzt zu dem ersten Licht-Sensor (21) angeordnet ist, wobei der zweite Licht-Sensor (22) das von den im Aerosolkanal (16) befindlichen Schmiermittel- bzw. Aerosolteilchen abgelenkte Licht erfasst und das vom zweiten Licht-Sensor (22) erfasste Licht ausgewertet wird.method for determination and / or monitoring a lubricant flow in a lubrication device of a machine tool, the lubricant as a lubricant-air mist (aerosol) in one Aerosol channel (16) is fed to a tool (15), with a light source (20) outgoing light substantially perpendicular to the longitudinal direction of the aerosol channel (16) passed through it and from one opposing first light sensor (21) is received and that of the first Light sensor (21) detected light is evaluated, characterized in that that a second light sensor (22) is provided, which in the same axial plane of the aerosol channel (16) as the first light sensor (21) lies and in the circumferential direction of the aerosol channel (16) by one Angle α offset to the first light sensor (21), the second Light sensor (22) that of those in the aerosol channel (16) Lubricant or aerosol particles detects and deflected light the light detected by the second light sensor (22) is evaluated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Schmiermittelstroms in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine, wobei das Schmiermittel als Schmier-Mittel-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 gegenüberliegendem ersten Licht-Sensor empfangen wird und wobei das vom ersten Licht-Sensor erfasste Licht ausgewertet wird.The The invention relates to a method for determining and / or monitoring a lubricant flow in a lubrication device of a machine tool, the lubricant being a lubricant-air mist (aerosol) a tool is supplied in an aerosol channel, from a light source outgoing light substantially perpendicular to the longitudinal direction of the aerosol channel passed through it and from an opposite one first light sensor is received and the light detected by the first light sensor is evaluated.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung 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 zuführbar ist, mit einer Lichtquelle, die Licht abgibt, das im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Aerosolkanals durch diesen hin durch 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.Furthermore The invention relates to a device for determining and / or monitoring a Lubricant flow in a lubrication device of a machine tool, the lubricant being in the form of a lubricant-air mist (aerosol) an aerosol channel can be fed to a tool with a light source, which emits light that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the aerosol channel through this through to an opposite first Light sensor is directed and can be detected by this, the first light sensor sends a first signal to an evaluation device emits.

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.at The tools and workpieces are subject to high machining requirements Frictional forces, causing a strong heat build-up is conditional. It is therefore known for a long time, the development of heat and the friction of said parts by applying a lubricant decrease. While usually used to be a so-called full jet lubrication was used, in which the lubricant in a relatively large size Amount in a full liquid jet applied to the surfaces to be lubricated For some years now, minimal lubrication technology has been preferred Use. With minimal lubrication technology, a liquid lubricant, especially oil, in a nozzle nebulized in an air stream, generating the mixture mist either inside the nozzle occurs or the air flow exits the lubricant entraining and thereby foggy. The mist of the lubricant-air mixture, i.e. the so-called aerosol, is via a line of the machine tool supplied and in this, for example, by one within the tool holder as well as a tool-running aerosol channel to the processing location transported and applied to the areas to be treated, which ensures a good cooling and can achieve lubricating effect. About that In addition, there is the further advantage that the consumption of lubricant across from the full jet cooling mentioned is significantly reduced. Although different substances as lubricants Can be used The following is an example of oil as a lubricant.

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.The amount of oil when using the minimal lubrication technology to lubricate a machining process are used are so low that a user can exit of the aerosol at the chip location with the minimum lubrication device correctly set naked Eye cannot perceive. A visual check of the flawless Function of the minimal lubrication device is therefore not possible. It exists hence the risk of tool lubrication malfunctions cannot be recognized in good time, leading to tool failure or leads to scrap production. It has therefore been attempted to monitor the lubrication by monitoring to achieve various functions of the aerosol generator, for example through surveillance the function of the pump for the oil supply, the oil level control or the valve function. In this way, however, only the aerosol generation can be monitored. Not considered is that failure of the lubrication is also due to defects the transport route of the aerosol through the machine tool, the Machine tool spindle or the tool can occur. Furthermore can incorrectly adjusted or installed cutting tools are also the cause for a Lubrication failure.

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.to A monitoring device has been attempted to remedy the disadvantages mentioned to develop the aerosol transport from the aerosol generator monitored to the machine tool and by means of which the oil quantities of aerosol, i.e. determine the concentration of oil particles in the carrier air leaves. For this purpose, the leading from the aerosol generator to the machine tool Aerosol channel arranged a light source that a beam of light essentially perpendicular to the longitudinal direction of the aerosol channel and on one on the opposite Side of the aerosol channel arranged light sensor aimed. If If an aerosol flows within the aerosol channel, the light sensor detects it received and measured light intensity decreased because of the oil particles deflect some of the light rays in the aerosol channel. The said monitoring device however can only. in the connecting section of the aerosol channel between an external aerosol generator and the machine tool become. In a lubrication device in which the aerosol within the Machine tool is generated, use is not possible.

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.In addition, it has been shown that the monitoring device mentioned does not allow a clear statement about the lubrication conditions prevailing at the chip location. This is due to the fact that in the aerosol channel, in addition to the aerosol, there is also an oil film is slowly transported along the channel wall, which can also contribute to the lubrication of the tool. However, the transport speeds of the aerosol on the one hand and the oil film on the other are very different, so that the oil components mentioned arrive and lubricate the tool in different ways and at different times.

Die DE 199 56 598 A1 zeigt zur automatischen Überwachung der Schmiermittelversorgung eines nach dem Prinzip nach der Öl- + Luft-Schmierung geschmierten Aggregats ein Verfahren und Vorrichtungen, die unter Verwendung kapazitiver oder optoelektronischer Mess- und Regelungsmittel die an der Wandung der Schmiermittelleitung wandernden Ölschlieren erfassen und von den Wellenbewegungen dieser Schlieren abhängige Signale zu Steuerungszwecken nutzen.The DE 199 56 598 A1 shows for automatic monitoring of the lubricant supply of a unit lubricated according to the principle of oil + air lubrication, a method and devices that use capacitive or optoelectronic measuring and control devices to detect the oil streaks migrating along the wall of the lubricant line and the wave movements of these streaks use dependent signals for control purposes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, mit denen ein Schmiermittelstrom in einer Schmiervorrichtung einer Werkzeugmaschine mit hoher Genauigkeit bestimmt und überwacht werden kann.The The invention is based on the object of a method and a device to create the kind with which a flow of lubricant in a lubrication device of a machine tool with high accuracy determined and monitored can be.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 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 α versetzt zu dem ersten Licht-Sensor angeordnet ist, wobei der zweite Licht-Sensor das von den im Aerosolkanal befindlichen Schmiermittel- bzw. Aerosolteilchen abgelenkte Licht erfasst und das vom zweiten Licht-Sensor erfasste Licht ausgewertet wird. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 6 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.This The task is related to the method according to the invention with the features of the preamble of claim 1 thereby solved, that a second light sensor is provided in the same axial plane of the aerosol channel like the first light sensor and in the circumferential direction of the aerosol channel offset by an angle α is arranged to the first light sensor, wherein the second light sensor that of the lubricant or aerosol particles in the aerosol channel deflected light detected and that detected by the second light sensor Light is evaluated. Regarding the device, the above mentioned task in connection with the features of the generic term of claim 6 by the characterizing features of the claim 6 solved.

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 Aerosolteil chen 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 den 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.According to the invention based on the basic idea, in addition to the proportion of light that on the opposite of the light source first light sensor arrives and both through the on the inner wall of the aerosol channel oil film as also influences the aerosol particles transported in the aerosol channel will also record and evaluate the proportion of light generated by the aerosol particles transported in the aerosol channel are scattered. There the oil film transported on the inner wall of the aerosol channel Scattering of the light practically does not contribute, due to the values obtained for both light sensors have a separate detection of the two oil components (Oil film and aerosol particles) and a determination of the total oil mass flow become. Either the attenuation of the light signal, i.e. the reduction in light intensity due to the aerosol particles transported in the aerosol channel as well through the oil film on the inner wall of the aerosol channel, as well as under utilization the phase shift of the polarization plane from polarized Light (laser) when diffracting or scattering the aerosol particles be used. In the former case, it is preferably provided that that the first light sensor detects the intensity of the light through the aerosol channel transmitted light and the second light sensor detects the intensity of the the light scattered by the aerosol particles. The weakening of the directed light signal at the first light sensor behaves proportionally the concentration of the aerosol particles in the aerosol channel through the weakening when penetrating the oil film flow on both sides on the inner wall of the aerosol channel. The second light sensor is oriented in such a way that it is deflected by the aerosol particles Light component (scattered light) is recorded and a corresponding scatter signal detected. That way generate a total output signal that the total oil flow in corresponds to the aerosol line or a division into oil aerosol concentration and wall oil flow. The change the light intensity on the light sensors via the Time can be recorded and evaluated, alternatively or additionally is it also possible the intensity to detect the light emitted by the light source and as Maximum or reference value to be processed.

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 abgegebe nen Lichts ist, in definierter Winkellage so justiert, dass der zweite Licht-Sensor bei Nicht-Vorhandensein von Aerosolteilchen kein Signal erhält. Wenn Ölteilchen bzw, ein Aerosol in dem Aerosolkanal transportiert wird, wird das Laserlicht an den Ölteilchen gebeugt und gebrochen, wodurch sich die Polarisationsebene ändert. Dieses gebeugte Laserlicht kann den Polarisationsfilter vor dem zweiten Licht-Sensor passieren, so dass nun ein Signal proportional der Aerosolkonzentration gemessen wird.there it can be provided that the light source emits polarized light. This can be achieved by using a laser as the light source and / or by adding a polarization filter directly to the light source is connected downstream. The first light sensor and / or the second Light sensor can have a polarization filter upstream, so that the light sensors are the ones that are diffracted by the aerosol particles and received broken light. The effect of the phase shift of monochromatic, coherent Exploited laser light. In front of the second light sensor is a polarization filter, whose Alignment rotated by 90 ° to the orientation of the light emitted by the light source is in Defined angular position adjusted so that the second light sensor receives no signal in the absence of aerosol particles. If oil particles or, an aerosol is transported in the aerosol channel, it will Laser light on the oil particles bent and broken, which changes the plane of polarization. This Diffracted laser light can pass the polarizing filter before the second Light sensor happen so that a signal is now measured proportional to the aerosol concentration becomes.

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.In front A polarization filter can also be arranged in the first light sensor his. Its orientation can be either the direction of polarization correspond to the light emitted by the light source or rotated by 90 ° run to this.

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.The inventive method can be used continuously or at fixed time intervals for process monitoring or function monitoring a minimal lubrication device can be used. In particular, can the output signal obtained according to the invention in terms of of the oil film flowing on the inner wall of the aerosol channel and directly with respect to the oil droplets used to control the aerosol generator or the minimal lubrication device become. The measurement and recording of the oil content can be done while the machine tool is in operation either with the tool stationary or with the tool rotating.

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 α 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.Regarding the device the above object is achieved in that a second light sensor is provided which is in the same axial Level of the aerosol channel as the first light sensor lies and in Circumferential direction of the aerosol channel offset by an angle α is arranged to the first light sensor, wherein the second light sensor that deflected from the aerosol particles in the aerosol channel Light is detected and a corresponding second signal is sent to the evaluation device emits.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle und die Licht-Sensoren 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 verlaufen, 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 gebildet sind, die sich jeweils auf beiden Seiten des Aerosolkanals erstrecken und in der gleichen axialen Ebene des Aerosolkanals verlaufen, steht 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.In a preferred embodiment of the invention can be provided that the light source and the light sensors fixed to the frame in the machine tool and externally a rotatable tool holder are arranged in which the aerosol channel runs, whereby the light source and the light sensors via trained in the tool holder Light channels, which are essentially perpendicular to the longitudinal direction of the aerosol channel run, are connected to it. In a certain turning position of the tool holder is the light source via the light channels with the first light sensor and the second light sensor connected. If the light channels are formed by at least two radial bores in the tool holder, which each extend on both sides of the aerosol channel and run in the same axial plane of the aerosol channel the light source with the light sensors when the tool holder rotates pro Turn at least two times, making two measurements per revolution. At the usual tool speeds in Machine tools leads that at several thousand measurements per minute, making a constant determination and surveillance of the oil or lubricant flow guaranteed is. Thanks to fast measurement technology, a zero adjustment or calculates a difference to the previous measurement.

Die Lichtkanäle müssen so ausgebildet sein, dass sie einerseits das von der Lichtquelle ausgehende Licht hindurchlassen, jedoch zuverlässig verhindern, das Öl- 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.The light channels have to be designed so that on the one hand that from the light source Allow outgoing light, but reliably prevent the oil or aerosol droplets into the light channels penetration. For this reason, the invention is in further development provided that the light channels translucent, however for lubricants impermeable are trained, which can be achieved, for example, that the light channels are each closed with a transparent closure part. In one possible The light channel is configured in each case through the closure part completely filled in what for example by a packing Glass or other translucent material can be achieved can.

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.Around to obtain a reference or maximum value of the light intensity, the light source can be a further development of the invention Be assigned sensor, by means of which the intensity of the Light source outgoing light is detectable. This other sensor is preferably arranged directly on the light source, so that Light intensity losses largely avoided until it is removed by the additional sensor are.

Der zweite Licht-Sensor, der das von den im Aerosolkanal befindlichen Aerosolteilchen abgelenkte Licht erfasst, ist um einen Winkel α 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 α des ersten Licht-Sensors relativ zum zweiten Licht-Sensor im Bereich von 10° bis 70° und insbesondere im Bereich von 10° bis 40° liegt.The second light sensor, that of those located in the aerosol channel Detected aerosol particles deflected light is at an angle α in the circumferential direction of the aerosol channel arranged offset to the first light sensor. The angular offset is chosen so that that on the second light sensor scatter signal received is maximum. The optimal angular position is dependent the diffraction pattern of the light rays on the aerosol particles and hence also of the particle size distribution of the lubricant aerosol used. It turned out to be useful that the offset angle α des first light sensor relative to the second light sensor in the area from 10 ° to 70 ° and especially in the range of 10 ° to 40 °.

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.If the determination and monitoring of the Lubricant flow directly on the tool holder, i.e. right away behind the tool during of the machining process will, can an exact statement about the amount of lubricant emerging at the machining site and the process and the device can independently of be used whether the oil aerosol produced in an external aerosol generator and in an aerosol line fed to the machine tool or whether the machine tool is only supplied with air and oil and the aerosol generation only takes place within the machine tool.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:Further details and features of the invention are apparent from the following description of a Embodiment can be seen with reference to the drawing. Show it:

1 einen Vertikalschnitt durch eine Werkzeughalterung und 1 a vertical section through a tool holder and

2 den Schnitt II-II in 1. 2 the section 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.In the 1 and 2 is a device 10 shown for determining and / or monitoring a lubricant flow in a lubrication device of a machine tool, of which only a fixed headstock 11 is shown. In the headstock 11 is a rotary driven spindle 12 stored a feed channel 14 has, which is connected in a manner not shown to an aerosol generator. In a recording 12a the spindle 12 is a known approach 23 a tool holder 13 used a tool at its front end 15 carries, which is shown here as an example of a drilling tool. The tool holder 13 has an axial channel 24 that with the feed channel 14 the spindle 12 is aligned and connected in a sealed manner. In the tool 15 is an axial tool channel 17 provided that at the rear end of the tool with the axial channel 24 of the tool holder and is at the front end of the tool 15 branched. The feed channel 14 , the axial channel 24 and the tool channel 17 , which are aligned linearly and run along the axis of rotation of the machine tool, together form an aerosol channel 16 , which is supplied by the aerosol generator, not shown, an aerosol, as indicated by the arrow A. The aerosol flows along the aerosol channel 16 and occurs at the front end of the tool 15 near the span location, as indicated by the arrows S.

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.The tool holder 13 is of an annular housing 19 surround that on the headstock 11 the machine tool is mounted. The tool holder 13 is under tight fit, but freely rotatable in the ring-shaped housing 19 added. In the case 19 is a light source 20 arranged of a first radial housing channel 19a is assigned, the radially inward to the outside of the tool holder 13 runs. On that of the light source 20 opposite side of the tool holder 13 is in the housing 19 a first light sensor 21 arranged, the second radially inward to the tool holder 13 directional housing channel 19b assigned. The first housing channel 19a and the second housing channel 19b are aligned with each other and are due to the tool holder located between them 13 separated from each other.

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 the case 19 is also a second light sensor 22 arranged in the same axial plane of the aerosol channel 16 or the tool holder 13 like the first light sensor 21 and the light source 20 lies, but in the circumferential direction of the aerosol channel 16 or the tool holder 13 offset by an angle α to the first light sensor 21 is arranged as 2 shows. The second light sensor 22 is a third housing channel 19c assigned, which extends radially inwards to the outside of the tool holder 13 extends.

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 α 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.In the tool holder 13 are formed in a common plane radial bores, each on either side of the aerosol channel 16 extend and in this way four from the central aerosol channel 16 radially outwardly extending light channels 13a . 13b . 13c and 13d form. The light channels 13a and 13b are aligned with each other and are opposite the light channels 13c and 13d , which are also aligned with each other, offset by the angle α in the circumferential direction. All light channels 13a . 13b . 13c and 13d are with a transparent closure part 18 completely filled in, which is translucent on the one hand, but that in the aerosol channel 16 does not let flowing lubricant through.

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 α 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.The tool holder rotates when the machine tool is in operation 13 at high speed relative to the housing 19 , The light source 20 gives a light radially inwards towards the aerosol channel 16 from. In most rotary positions of the tool holder 13 the light hits the outside of the tool holder 13 on without going up to the aerosol channel 16 to be able to get there. In a certain rotational position, which in 2 is shown, this can be from the light source 20 outgoing light however through the light channel 13a of the tool holder 13 to the aerosol channel 16 pass, it runs in the radial direction and enters the light channel 13b one, at the end of which it passes through the second housing channel 19b to the first light sensor 21 arrives. If inside aerosol channel 16 If an aerosol flow is present, some of the light is deflected or scattered at the aerosol particles and reaches the light channels 13a and 13b light channel offset by the angle α 13c in this position with the third housing channel 19c and the second light sensor 22 connected is. The first light sensor 21 detects the attenuation of intensity due to the oil flowing in the aerosol channel, while the second light sensor 22 recorded the amount of scattered light.

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.If the tool holder 13 rotates further, the connection between the light source 20 and the light sensors 21 and 22 interrupted until after half a turn, ie a rotation of 180 °, the light source 20 over the light channel 13b , the aerosol channel 16 and the continuing light channel 13a with the first light sensor 21 reconnects, which is in the aerosol channel 16 scattered light in this position over the light channel 13d that with the light channel 13c escapes, however the opposite side of the aerosol channel 16 is arranged, the second light sensor 22 is forwarded. In this way, during one revolution of the tool holder 13 Two light measurements are carried out, resulting in a precise determination and monitoring of the lubricant flow in the aerosol channel 16 can be achieved.

Claims

Method for determining and / or monitoring a lubricant flow in a lubrication device of a machine tool, the lubricant as a lubricant-air mist (aerosol) in an aerosol channel ( 16 ) a tool ( 15 ) is supplied from a light source ( 20 ) outgoing light essentially perpendicular to the longitudinal direction of the aerosol channel ( 16 ) passed through it and from an opposing first light sensor ( 21 ) is received and that from the first light sensor ( 21 ) detected light is evaluated, characterized in that a second light sensor ( 22 ) is provided, which is in the same axial plane of the aerosol channel ( 16 ) like the first light sensor ( 21 ) and in the circumferential direction of the aerosol channel ( 16 ) offset by an angle α to the first light sensor ( 21 ) is arranged, the second light sensor ( 22 ) that of those in the aerosol channel ( 16 ) the light or the particles of the lubricant or aerosol and the second light sensor ( 22 ) detected light is evaluated.

A method according to claim 1, characterized in that the first light sensor ( 21 ) the intensity of the aerosol channel ( 16 ) transmitted light and the second light sensor ( 22 ) detects the intensity of the light scattered by the aerosol particles.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the intensity of the light source ( 20 ) the emitted light is recorded and evaluated as a maximum or reference value.

A method according to claim 1, characterized in that the light source ( 20 ) emits polarized light and that the first light sensor ( 21 ) and / or the second light sensor ( 22 ) a polarization filter is connected upstream, so that the light sensors ( 21 . 22 ) receive the light diffracted and refracted by the aerosol particles.

A method according to claim 4, characterized in that the light source ( 20 ) is a laser.

Device for determining and / or monitoring a lubricant flow in a lubricating device of a machine tool, the lubricant as a lubricant-air mist (aerosol) in an aerosol channel ( 16 ) a tool ( 15 ) can be fed with a light source ( 20 ) that emits light that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the aerosol channel ( 16 ) through this to an opposing first light sensor ( 21 ) is directed and can be detected by the latter, the first light sensor ( 21 ) emits a first signal to an evaluation device, characterized in that a second light sensor ( 22 ) is seen in the same axial plane of the aerosol channel ( 16 ) like the first light sensor ( 21 ) and in the circumferential direction of the aerosol channel ( 16 ) offset by an angle α to the first light sensor ( 21 ) is arranged, the second light sensor ( 22 ) that of those in the aerosol channel ( 16 ) Detected light lubricant or aerosol particles detected and emits a corresponding second signal to the evaluation device.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the light source ( 20 ) and the light sensors ( 21 . 22 ) fixed to the frame in the machine tool and on the outside of a rotatable tool holder ( 13 ) are arranged in which the aerosol channel ( 16 ) runs, whereby the light source ( 20 ) and the light sensors ( 21 . 22 ) in the tool holder ( 13 ) trained light channels ( 13a . 13b . 13c . 13d ) which are essentially perpendicular to the longitudinal direction of the aerosol channel ( 16 ) run, are connected to it.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the light channels ( 13a . 13b . 13c . 13d ) of at least two radial bores in the tool holder ( 13 ) are formed, which are located on both sides of the aerosol channel ( 16 ) extend and in the same axial plane of the aerosol channel ( 16 ) run.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the light channels ( 13a . 13b . 13c . 13d ) are translucent, but are made impervious to lubricants.

Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the light channels ( 13a . 13b . 13c . 13d ) each with a transparent closure part ( 18 ) are closed.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the closure part ( 18 ) the light channel ( 13a . 13b . 13c . 13d ) completely filled out.

Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the light source ( 20 ) another sensor is assigned, by means of which the intensity of the light source ( 20 ) outgoing light is detectable.

Device according to one of claims 6 to 12, characterized in that the offset angle α of the first light sensor ( 21 ) relative to the second light sensor ( 22 ) is in the range of 10 ° to 70 °.

Device according to claim 13, characterized in that the offset angle α of the first light sensor ( 21 ) relative to the second light sensor ( 22 ) is in the range of 10 ° to 40 °.