DE60300151T2

DE60300151T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit zu einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE60300151T2
Application number: DE2003600151
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Fukuyama-shi Sugata; Tadashi Onomichi-shi Makiyama; Takanori Fukuyama-shi Miyata
Original assignee: Horkos Corp
Current assignee: Horkos Corp
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2023-01-11
Also published as: DE60300151D1; EP1442835A1; US6938633B2; ES2227485T3; US20040118457A1; EP1442835B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine. Dabei beinhaltet der Begriff "Prozessflüssigkeit" Kühlmittel und Reinigungsfluid.
Stand der Technik
4 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine des Stands der Technik. Die Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit des Stands der Technik ist mit einem Tank 19 zum Sammeln einer Prozessflüssigkeit s, die an Stellen zugeführt wird, die mit einer Prozessflüssigkeit versorgt werden müssen, wie z. B. einen Werkstücktisch und ein darauf befestigtes Werkstück w, einer Pumpe 21 zum Transportieren der Prozessflüssigkeit s in dem Tank 19 und einem Durchlassmittel 22a für Prozessflüssigkeit zum Zuführen der Prozessflüssigkeit s, die von der Pumpe 21 transportiert wurde, an Stellen, an denen es erforderlich ist, die Prozessflüssigkeit zu einer beliebigen Zeit zuzuführen, versehen.
Schneidspäne, die durch die Bearbeitung durch eine Werkzeugmaschine erzeugt werden, haften an einem Werkstück w und einer Werkstückauflage oder werden darauf gesammelt. Um ein nächstes Werkstück w genau auf der Werkstückauflage bzw. dem Werkstücktisch zu befestigen, ist es erforderlich, solche Schneidspäne zu entfernen, die auf der Werkstückauflage zurückbleiben, wenn die Bearbeitung des Werkstücks w abgeschlossen ist. Um dies zu lösen, wird fortlaufend eine Prozessflüssigkeit s durch das Durchlassmittel 22a für Prozessflüssigkeit durch die Pumpe 21 unter adäquatem Druck bei einer Strömungsrate über der maximalen augenblicklichen erforderlichen Strömungsrate zugeführt, so dass durch die Bearbeitung erzeugte Schneidspäne in den Einströmbereich des Tanks 19 weggewaschen werden. Die derart zugeführte Prozessflüssigkeit kann an Reibstellen zwischen einem Werkstück w und einem Werkzeug nach Bedarf zugeführt werden.
Bei der Zufuhr von Prozessflüssigkeit s durch das Durchlassmittel 22a für Prozessflüssigkeit durch die oben beschriebene Pumpe 21 des Stands der Technik muss die Abgabekapazität der Pumpe 21 eine derartige Größe aufweisen, dass sie fortlaufend die Prozessflüssigkeit bei einer Strömungsrate über der maximalen augenblicklichen Strömungsrate zuführen kann, was erforderlich ist, um zumindest Schneidspäne wegzuwaschen.
Wenn dabei angenommen wird, dass die erforderliche maximale augenblickliche Strömungsrate Q1 ist, der Druck der Prozessflüssigkeit P0 ist, wenn sie aus dem Anschluss des Durchlassmittels 22 für Prozessflüssigkeit strömt, und der Druckverlust der Prozessflüssigkeit vom Auslass der Pumpe 21 zum Anschluss des Durchlassmittels 22a für Prozessflüssigkeit P1 ist, dann wird der Leistungsverbrauch W1 der Pumpe 21 durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt: W1 = k*Q1*(P0 + P1),wobei k eine Konstante ist und (P0 + P1) der Abgabedruck der Pumpe 21 ist.
Bei einem tatsächlichen Beispiel einer Werkzeugmaschine beträgt das oben erwähnte Q1 näherungsweise 200 Liter pro Minute, und der oben beschriebene Druck (P0 + P1) ist ungefähr 0,3 MPa. Daher wird der Leistungsverbrauch der Pumpe verhältnismäßig groß. Es kann Fälle geben, in denen der Leistungsverbrauch der Pumpe näherungsweise mehr als 25% des gesamten Leistungsverbrauchs einer Werkzeugmaschine beträgt.
GB 2114686 A bezieht sich auf ein Schmiersystem für kleinskalige Bearbeitungsvorgänge, das nicht geeignet ist für die Verwendung eines gepumpten rezirkulierenden Systems. Die Abgabe von Schmiermittel wird derart festgelegt, dass im Wesentlichen das gesamte vorrätige Schmiermittel verbraucht wird. Das Schmiermittel ist in einem Behälter zur Feigabe über ein Ventil zu einem Abgaberohr enthalten. Der Behälter ist in einer geeigneten Höhe über der Zufuhrposition installiert. Schmiermitteltropfen, die am vorderen Ende des Abgaberohrs auftreten, werden durch Induktion geladen und durch ein elektrisches Feld zerstäubt, ehe sie auf dem Werkstück abgelagert werden. Die in Frage kommenden Strömungsraten sind niedrig, so dass das System während einiger Stunden mit einer Füllung Schmiermittel betrieben wird.
DE 43 20 153 A1 , die den Oberbegriff von Ansprüchen 1 und 4 bildet, offenbart ein Zufuhrsystem für Verfahrensflüssigkeit, das einen Hauptbehälter und einige Zusatzbehälter enthält. Die in den Zusatzbehältern gespeicherte Prozessflüssigkeit wird an die Arbeitspositionen durch Pumpen zugeführt und nachfolgend in den Zusatzbehältern erneut gesammelt. Ein Überlauf verbindet die Zusatzbehälter mit dem Hauptbehälter derart, dass Prozessflüssigkeit in den Zusatzbehältern, die über ein vorgegebenes Niveau ansteigt, aus den Zusatzbehältern in den Hauptbehälter durch die Schwerkraft abgegeben wird. In dem Hauptbehälter wird die Prozessflüssigkeit gereinigt und nachfolgend den Zusatzbehältern durch Pumpen zugeführt.
Die vorliegende Erfindung wird im Hinblick auf die oben beschriebenen Situationen in Betracht gezogen. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine vorzusehen, bei denen die zum Zuführen von Prozessflüssigkeit (Kühlmittel und Reinigungsfluid) erforderliche Leistung abgesenkt werden kann, wobei gleichzeitig eine Fähigkeit zum Wegwaschen von Schneidspänen, die durch die Bearbeitung erzeugt werden, und eine Fähigkeit zur Schmierung von Punkten, die während der Bearbeitung zu schmieren sind, aufrechterhalten werden.
Darstellung der Erfindung
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen enthält ein Verfahren zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung die Merkmale von Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch Ansprüche 2 und 3 definiert.
Bei der Erfindung wird Prozessflüssigkeit in einem Volumen, das im Groben dem Zufuhrvolumen für die einmalige Zufuhr entspricht, in dem Nebentank gespeichert, wenn das Zuführen der Prozessflüssigkeit begonnen wird. Ferner wird die gespeicherte Prozessflüssigkeit durch die Wirkung der Schwerkraft an die Werkstückauflage und ein darauf befestigtes Werkstück zugeführt, wobei die Gesamtdruckhöhe (beispielsweise 0,5 bis 10 Meter) entsprechend dem erforderlichen Abgabedruck gehalten wird und ein Zustand aufrechterhalten wird, in dem die Prozessflüssigkeit bei mehr als der maximalen erforderlichen augenblicklichen Strömungsrate strömt oder tropft. Eine solche Zufuhr von Prozessflüssigkeit wirkt insbesondere effektiv dazu, die Werkstückauflage und die an einem Werkstück haftenden Schneidspäne abzuwaschen.
In einem Zustand, in dem die Zufuhr von Prozessflüssigkeit von dem Nebentank zur Werkstückauflage und einem Werkstück gestoppt ist, wird ferner ein Transfer der Prozessflüssigkeit in den Nebentank durch eine Pumpe ermöglicht, weshalb selbst in einem Fall, in dem eine Pumpe eine verhältnismäßig kleine Abgabeleistung aufweist, ein erforderliches Volumen von Prozessflüssigkeit in den Nebentank transferiert werden kann, ehe der Zeitpunkt, zu dem sie benötigt wird, kommt.
Daher kann bei der Erfindung ein Wegwaschen von Schneidspänen adäquat wie beim Stand der Technik durchgeführt werden, selbst wenn die Pumpe eine verhältnismäßig kleine Abgabekapazität aufweist und die Gesamtdruckhöhe der Prozessflüssigkeit an einem beliebigen Punkt in dem Nebentank verhältnismäßig niedrig ist, und ein Schmieren von Punkten, an denen eine Schmierung erforderlich ist, kann zuverlässig durch Prozessflüssigkeit wie beim Stand der Technik durchgeführt werden. Daher ist es möglich, den Leistungsverbrauch der Pumpe in einem großen Ausmaß im Vergleich zum Stand der Technik zu verringern, wobei ein Zustand erreicht wird, in dem die herkömmlichen Wirkungen der Prozessflüssigkeit aufrecht erhalten werden.
Gleichzeitig ist es bei der Erfindung besser, wenn Prozessflüssigkeit in einem erforderlichen Volumen in dem Nebentank gespeichert ist, dass ein Transfer der Prozessflüssigkeit durch die Pumpe gestoppt wird. Dadurch wird ein Überschuss an Prozessflüssigkeit nicht in den Nebentank transferiert, wodurch der Leistungsverbrauch der Pumpe weiter reduziert werden kann.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, enthält eine Vorrichtung gemäß der Erfindung die Merkmale von Anspruch 4. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch Ansprüche 5 und 6 definiert.
Da bei der Erfindung Prozessflüssigkeit in einem Volumen, das ungefähr dem Volumen für die einmalige Zufuhr entspricht, das in dem Nebentank gespeichert ist, dazu gebracht wird, durch das Durchflussmittel für Prozessflüssigkeit zu passieren, wird die Prozessflüssigkeit an die Punkte, an denen es erforderlich ist, in Zuständen zugeführt, in denen die Gesamtdruckhöhe verhältnismäßig niedrig ist, und die Prozessflüssigkeit wird dazu gebracht, bei einer Strömungsrate über der maximalen erforderlichen augenblicklichen Strömungsrate auszuströmen. Wie oben beschrieben wirkt eine solche Zufuhr der Prozessflüssigkeit insbesondere effektiv beim Wegwaschen von Schneidspänen, die an der Werkstückauflage und einem Werkstück haften.
Wenngleich die Zufuhr von Prozessflüssigkeit von dem Nebentank vorübergehend gestoppt wird, nachdem die Prozessflüssigkeit des Volumens für die einmalige Zufuhr aus dem Nebentank ausgeströmt ist, transferiert die Pumpe fortlaufend oder nicht fortlaufend in den Nebentank, während die Prozessflüssigkeit intermittierend wie oben beschrieben zugeführt wird. Da der Transfer der Prozessflüssigkeit durch die Pumpe ausgeführt werden kann, während die Zufuhr von Prozessflüssigkeit aus dem Nebentank gestoppt ist, kann dabei, selbst wenn die Pumpe eine verhältnismäßig kleine Abgabekapazität hat, der Nebentank Prozessflüssigkeit von mehr als dem Volumen für die einmalige Zufuhr durch die Pumpe zugeführt bekommen, ehe eine nachfolgende Zufuhr davon begonnen wird.
Selbst wenn die Pumpe nur eine verhältnismäßig kleine Abgabekapazität aufweist und die Gesamtdruckhöhe für die Prozessflüssigkeit in dem Nebentank verhältnismäßig niedrig ist, kann daher ein Wegwaschen der Schneidspäne und eine Schmierung an erforderlichen Punkten wie beim Stand der Technik durchgeführt werden. Folglich kann der Leistungsverbrauch der Pumpe in großem Maß im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden, wobei die Wirkungen der Prozessflüssigkeit aufrecht erhalten werden.
Die oben beschriebene Erfindung kann wie folgt ausgeführt werden:
Insbesondere ist die Vorrichtung derart konstruiert, dass unter der Annahme, dass das Volumen für die einmalige Zufuhr von Prozessflüssigkeit Q1 ist, wenn intermittierend Prozessflüssigkeit an Stellen, an denen es erforderlich ist, zugeführt wird, die Abgabezeit, während derer Prozessflüssigkeit eines Volumens für eine einmalige Zufuhr dazu gebracht wird, aus dem Nebentank zu einem Werkstück zu strömen, T1 ist, und die Zeit von der Abgabe der Prozessflüssigkeit des oben erwähnten Volumens für die einmalige Zufuhr zur Abgabe der Prozessflüssigkeit des nächsten Volumens für die einmalige Zufuhr T2 ist, die Abgaberate Q einer Pumpe einen Wert oder mehr annimmt, der durch den Ausdruck: Qmin = Q1*T1/T2 berechnet wird, und kleiner gehalten wird als die maximale Strömungsrate von Prozessflüssigkeit des oben beschriebenen Volumens für die einmalige Zufuhr.
Gemäß der oben beschriebenen Vorrichtung wird, nachdem die Pumpe Prozessflüssigkeit des Volumens für die einmalige Zufuhr abgegeben hat und diese herausgeströmt ist, die Prozessflüssigkeit in dem Haupttank in den Nebentank bis zum Beginn der nächsten Zufuhr transferiert. Zu dieser Zeit wird ein Beitrag zum Absenken des überschüssigen Leistungsverbrauchs der Pumpe gemacht, wobei die Abgaberate Q der Pumpe kleiner als die maximale Strömungsrate der Prozessflüssigkeit des Volumens für die einmalige Zufuhr ist.
Zusätzlich wird der Nebentank derart installiert, dass sein Boden um ungefähr 0,5 bis 10 Meter höher als die obere Oberfläche der Werkstückauflage liegt, wobei für das Transferieren von Prozessflüssigkeit von dem Haupttank in den Nebentank durch die Pumpe der Abgabedruck auf beispielsweise ungefähr ein Zehntel von demjenigen des Stands der Technik reduziert werden kann. In diesem Fall kann die Prozessflüssigkeit gleichmäßig an Punkte, an denen es erforderlich ist, zugeführt werden, zu denen die Prozessflüssigkeit zugeführt werden muss. Zu dieser Zeit kann außerdem ein Absenken des Abgabedrucks der Pumpe in großem Maß zu einem Absenken des Leistungsverbrauchs der Pumpe beitragen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht einer Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung, wobei ein Teil weggelassen ist;
2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine;
3 ist eine Ansicht, die ein System zum Zuführen von Prozessflüssigkeit in der oben beschriebenen Werkzeugmaschine zeigt; und
4 ist eine Ansicht, die ein System zum Zuführen von Prozessflüssigkeit in einer Werkzeugmaschine des Stands der Technik zeigt.
Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
Eine detaillierte Beschreibung wird von der vorliegenden Erfindung unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen gegeben.
1 bis 3 zeigen eine Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung, wobei 1 eine Vorderansicht davon ist, wobei ein Teil weggelassen ist, 2 eine Seitenansicht davon ist und 3 eine Ansicht ist, die ihr System zum Zuführen von Prozessflüssigkeit darstellt.
In diesen Zeichnungen bezeichnet Referenzziffer 1 eine Grundbasis. Eine Werkstückauflage 2 ist auf der Grundbasis 1 befestigt. Eine Befestigung (Spannfutter) 3 ist vorgesehen, um ein Werkstück w auf der Werkstückauflage 2 zu befestigen. Bearbeitungsmittel 4 für das Werkstück sind auf der Grundbasis 1 gebildet.
Die oben beschriebene Werkstückauflage 2 ist derart strukturiert, dass sie Aufnahmeelemente 5 und 5 festlegt, die das Werkstück w auf der oberen Oberfläche der Werkstückauflage 2 stützen, Prozessflüssigkeit, die man auf das Werkstück w und die obere Oberfläche der Werkstückauflage 2 strömen lässt, durch die Wirkung der Schwerkraft sammelt, und bewirkt, dass die Prozessflüssigkeit zu einem anderen Ort strömt.
Eine Befestigung 3 weist eine torartige Haltestruktur auf, wobei linke und rechte stehende Elemente 6 und 6 und ein horizontales Element 9, das zwischen den oberen Enden der stehenden Elemente 6 und 6 über eine Achse 7 und Befestigungsmittel 8 aufgehängt ist, verwendet werden, und ist gleichzeitig weiter derart strukturiert, dass ein vorwärts und rückwärts klemmendes Element 10 auf der Unterseite in der Mitte der Länge des horizontalen Elements 9 in Eingriff gebracht ist, Werkstückaufnahmeelemente 11 und 11 in den vorderen und hinteren Enden des klemmenden Elements 10 gelagert sind, die das Werkstück aufnehmenden Elemente 11 und 11 auf der oberen Oberfläche eines Werkstücks w unter Druck durch Betreiben und Anziehen des oben beschriebenen Befestigungsmittels 8 angebracht sind, wenn das Werkstück w auf der Werkstückablage 2 befestigt wird, wobei das horizontale Element 9 dazu gebracht wird, um die Achse 7 zu schwenken, wenn das Werkstück w auf der Werkstückauflage 2 aufgesetzt und davon entfernt wird, und das Werkstück w angehoben wird und bewegbar gemacht wird.
Ferner ist das oben beschriebene Bearbeitungsmittel 4 für das Werkstück mit einer Führungsschiene 12 nach vorne und hinten, die auf der Grundbasis 1 befestigt ist, und mit einem Arbeitskopf 13, der durch die Führungsschiene 12 geführt wird und zu einer Bewegung nach vorne und hinten gebracht wird, versehen. Der Arbeitskopf weist eine Mehrzahl von drehbar darauf montierten nach vorne und hinten gerichteten Spindeln 14 auf. Ferner ist der Arbeitskopf 13 mit einem Motor 15 versehen, der die Spindeln 14 dreht und antreibt, und ein Schneidwerkzeug 16 ist in die jeweiligen Spindeln 14 eingesetzt.
Eine Vorrichtung 17 zum Zuführen von Prozessflüssigkeit führt Prozessflüssigkeit an die obere Oberfläche der oben beschriebenen Werkstückauflage 2 und an die Punkte, an denen es erforderlich ist, eines Werkstücks w, das auf der oben beschriebenen Werkstückauflage 2 befestigt ist, zu, und wäscht Schneidspäne weg, die durch Bearbeiten des Werkstücks erzeugt werden, während Reibungsstellen zwischen dem Werkstück w und den Schneidwerkzeugen 16 geschmiert werden.
Die Vorrichtung 17 zur Zufuhr von Verfahrensflüssigkeit enthält einen Filterkasten 18, in den man die Prozessflüssigkeit, die dem Werkstück w, das auf der Werkstückauflage 2 befestigt ist, und die Schneidspäne strömen lässt, einen Haupttank 19, in den man die Prozessflüssigkeit s, aus der die Schneidspäne durch den Filterkasten 18 entfernt wurden, strömen lässt, einen Nebentank 20, der in einer um einen vorgegebenen Abstand höheren Position als die Werkstückauflage 2 angebracht ist und Prozessflüssigkeit s in einem Volumen, das näherungsweise dem Volumen für die einmalige Zufuhr der Prozessflüssigkeit s zum Werkstück w entspricht, speichert, eine Pumpe zum Schicken der Prozessflüssigkeit s in dem Haupttank 19 in den Nebentank 20, und ein Durchflussmittel 22 für Prozessflüssigkeit, das derart strukturiert ist, dass es die Prozessflüssigkeit s in dem Nebentank 20 durch die Wirkung der Schwerkraft an Stellen, an denen es vonnöten ist, zuführt, zu denen die Prozessflüssigkeit s zu einer beliebigen Zeit zugeführt wird.
Ferner bewirkt der Röhrenkanal 23, dass der Filterkasten 18 in Verbindung mit dem Haupttank 19 steht, und bewirkt, dass die Prozessflüssigkeit s in dem Filterkasten 18 in den Haupttank 19 durch die Wirkung der Schwerkraft strömt. Ferner bezeichnet Referenzziffer 24 ein Saugrohr der Pumpe 21 und Referenzziffer 25 eine Glockenöffnung, die am unteren Ende des Saugrohrs 24 befestigt ist.
Die Abgaberate Q der oben beschriebenen Pumpe 21 wird wie folgt festgelegt. Insbesondere ist, wenn das Volumen für die einmalige Zufuhr von Prozessflüssigkeit s, wenn intermittierend Prozessflüssigkeit an Stellen, an denen es vonnöten ist, zugeführt wird, Q1 ist, die Abgabezeit, während derer Prozessflüssigkeit s des Volumens für die einmalige Zufuhr dazu gebracht wird, aus dem Nebentank 20 zu einem Werkstück w zu strömen, T1 ist, und die Zeit von der Abgabe der Prozessflüssigkeit s des oben erwähnten Volumens für die einmalige Zufuhr zur Abgabe der Prozessflüssigkeit s des nächsten Volumens für die einmalige Zufuhr T2 ist, die Abgaberate Q einer Pumpe größer als der Wert Qmin, der durch den Ausdruck: Qmin = Q1*T1/T2 berechnet wird, und kleiner als das Volumen für die einmalige Zufuhr von Prozessflüssigkeit, und fällt vorzugsweise ungefähr mit dem Wert von Qmin zusammen.
Ein Röhrenkanal 26 ist von der Abgabeöffnung der Pumpe 21 zu den Nebentank 20 verlegt, und ein durch einen Schwimmer öffnendes und schließendes Ventil 27 ist am Ende des Röhrenkanals 26 befestigt. Das durch den Schwimmer öffnende und schließende Ventil 27 stoppt das Einströmen von Prozessflüssigkeit von der Pumpe 21 in den Nebentank 20, wenn das Volumen der Prozessflüssigkeit s in dem Nebentank 20 ungefähr das oben beschriebene Volumen für die einmalige Zufuhr erreicht. Ein Umgehungsröhrenkanal 28 lässt überschüssige Prozessflüssigkeit s in den Tank 19 überströmen, wenn die Prozessflüssigkeit s übermäßig in den Nebentank 20 zugeführt wird. Der Umgehungsröhrenkanal 28 bewirkt, dass Prozessflüssigkeit um die Befestigung der Werkstücksauflage 2 strömt (den umfassenden Bereich der Werkstückauflage), wie es in den dargestellten Beispielen (1 und 3) gezeigt ist, und trägt zur Abgabe und zum Entfernen von Schneidspänen, die in dem entsprechenden umgebenden Bereich verstreut sind, bei.
Der Nebentank 20 ist mit einem Paar von linken und rechten Streben 29 und 29 installiert, so dass seine obere Oberfläche zur Umgebung offen ist und sein Boden 20a in einer Position festgelegt ist, die um einen Abstand h, der ungefähr 0,5 bis 10 Meter beträgt, höher als die obere Oberfläche der Werkstückauflage 2 festgelegt ist. Insbesondere wird der Abstand h als 2,5 bis 3 Meter im Hinblick auf eine Verringerung des Leistungsverbrauchs der Pumpe 21 bestimmt, und die Kapazität des Nebentanks 20 wird festgelegt, dass sie ungefähr 10 bis 100 Liter beträgt.
Das Durchflussmittel 22 für die Prozessflüssigkeit ist mit einem Mittel 30 zum Öffnen und Schließen der Leitung für die Prozessflüssigkeit versehen, das auf dem Boden 20a des Nebentanks 20 gebildet ist, einem Röhrenkanal 31, der sich nach unten von einer Abgabeöffnung des Mittels 30 zum Öffnen und Schließen der Leitung für Prozessflüssigkeit erstreckt, einem Paar von gegabelten Röhrenkanälen 32 und 32, die gebildet werden, indem man bewirkt, dass sich der Röhrenkanal 31 gabelt, und einer Düse 33, die am Ende der jeweiligen gegabelten Röhrenkanäle 32 geformt ist, wobei Prozessflüssigkeit s des Volumens für die einmalige Zufuhr in dem Nebentank 20 dazu gebracht wird, nach unten durch die Wirkung der Schwerkraft durch den Röhrenkanal 31 und die gegabelten Röhrenkanäle 32 und 32 zu strömen und durch jeweilige Düsen 33 in einigen Zehntelsekunden ausgespritzt wird, wenn das oben erwähnte Mittel 30 zum Öffnen und Schließen der Leitung für Prozessflüssigkeit geöffnet wird, und die Prozessflüssigkeit s in den Nebentank 20 daran gehindert wird, in den Röhrenkanal 31 zu strömen, wenn das Mittel 30 zum Öffnen und Schließen der Leitung für Prozessflüssigkeit geschlossen ist.
Dabei ist das Mittel 30 zum Öffnen und Schließen der Leitung für die Prozessflüssigkeit mit einem Ventilkörper 34 versehen, um die Abgabeöffnung a die auf dem Boden 20a des Nebentanks 20 geformt ist, zu schließen, mit einer Stange 35, an der der Ventilkörper 34 befestigt ist, und einer Pneumatikzylindereinrichtung 36, um die Stange 35 vertikal anzutreiben. Der Ventilkörper 34 wird durch das Verkürzen der Pneumatikzylindereinrichtung 36 verschoben und angehoben, wodurch die Abgabeöffnung a geöffnet wird. Ferner wird der Ventilkörper 34 durch ein Verlängern der Pneumatikzylindereinrichtung 36 verschoben und abgesenkt, wodurch die Abgabeöffnung a geschlossen wird.
Druckluft wird der Pneumatikzylindereinrichtung 36 durch ein (nicht dargestelltes) Schaltventil für die Luftzufuhr zugeführt, wodurch das Verkürzen und das Verlängern durch Umschalten des Schaltventils durch die Luftzufuhr durch eine Steuerung einer Steuereinrichtung 37, die am hinteren Ende der Grundbasis 1 montiert ist, durchgeführt wird.
Außerdem haben die jeweiligen Düsen 33 eine kreisförmige Ausspritzöffnung, deren Durchmesser 6 bis 8 mm beträgt, und sind rund gestaltet, oder weisen eine rechteckige Öffnung auf, deren Gestalt 4 mm lang und 80 mm breit ist, und sind rechteckig gestaltet.
Es wird ein Beispiel für eine Verwendung und die Wirkungen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In diesem Beispiel wird angenommen, dass eine Mehrzahl von Werkstücken w, eines nach dem anderen, bearbeitet wird. Ferner ist es optional, dass die Arbeitsvorgänge der jeweiligen Arbeitsbereiche automatisch durch die Steuereinrichtung 37 ausgeführt werden oder von Hand ausgeführt werden.
Nachdem das erste Werkstück w auf der Werkstückauflage 2 mit einer Befestigung 3 befestigt ist, wird stets veranlasst, dass sich die Pumpe dreht, und es wird ein Vorgang zur Bearbeitung begonnen, wobei die jeweiligen Spindeln 14 gedreht werden, der Arbeitskopf 13 in der Richtung nach links in 2 verschoben wird und die Schneidwerkzeuge 16, die auf den jeweiligen Spindeln 14 festgelegt sind, beginnen, das Werkstück w zu bearbeiten.
Unmittelbar vor dem Beginn der Bearbeitung des Werkstücks w durch das Schneidwerkzeug 16, wird das Mittel 30 zum Öffnen und Schließen der Leitung für Prozessflüssigkeit des Durchflussmittels 22 für Prozessflüssigkeit betätigt, dass es öffnet, wodurch die Prozessflüssigkeit s, die in dem Nebentank 20 im Voraus gespeichert ist, dazu gebracht wird, aus den jeweiligen Düsen 33 durch die Abgabeöffnung a, den Röhrenkanal 31 und die gegabelten Röhrenkanäle 32 und 32 durch die Wirkung der Schwerkraft auszuströmen, und nachfolgend der Werkstückauflage 2 und Punkten des Werkstücks w, an denen es vonnöten ist, zugeführt wird. Dabei bezeichnen die Punkte des Werkstücks w, an den es vonnöten ist, Stellen, denen Prozessflüssigkeit s zugeführt werden muss, um Schneidspäne wegzuwaschen, die durch das Schneiden oder Bearbeiten des Werkstücks w durch die Schneidwerkzeuge 16 erzeugt werden, und Stellen, an denen es nötig ist, Prozessflüssigkeit s an Reibungspunkte zwischen dem Werkstück w und den Schneidwerkzeugen 16 zur Schmierung zuzuführen. Die Strömungsrate bei der Zufuhr von Prozessflüssigkeit s fällt stets ungefähr mit der maximalen augenblicklichen Strömungsrate zusammen, die bei der herkömmlichen Zufuhr von Prozessflüssigkeit zu Stellen, an denen es erforderlich ist, benötigt wird, und die Prozessflüssigkeit wird fortlaufend zugeführt, solange die Schneidwerkzeuge 16 das Werkstück w schneiden oder bearbeiten.
Die so zugeführte Prozessflüssigkeit s wäscht Schneidspäne, die an der Werkstückauflage 2 und dem darauf befestigten Werkstück w haften, in den Filterkasten 18 weg, und schmiert gleichzeitig Punkte, an denen eine Schmierung erforderlich ist, die Reibstellen zwischen dem Werkstück und Schneidwerkzeugen sind. Die Schneidspäne und die Prozessflüssigkeit s, die man in den Filterkasten 18 strömen lässt, werden darin voneinander getrennt und die Späne werden entfernt. Die Prozessflüssigkeit s, aus der die Schneidspäne entfernt sind, wird dazu gebracht, in den Haupttank 19 zu strömen und wird wiederum in den Nebentank 20 durch die Pumpe 21 transferiert.
Wenn das Werkstück w durch die Schneidwerkzeuge 16 geschnitten oder bearbeitet wird, wird ferner das Mittel 30 zum Öffnen und Schließen der Leitung für Prozessflüssigkeit geschlossen, um die Zufuhr der Prozessflüssigkeit s von dem Nebentank 20 zu unterbrechen. Nachfolgend bezeichnet das kontinuierliche Volumen für die einmalige Strömung das oben beschriebene Volumen für die einmalige Zufuhr, wenngleich die Prozessflüssigkeit s in dem Nebentank kontinuierlich vom Öffnen des Mittels 30 zum Öffnen und Schließen der oben erwähnten Leitung für die Prozessflüssigkeit zu deren Schließen zugeführt wird.
In diesem Zusammenhang wird die Befestigung des Werkstücks w durch die Befestigung 3 gelöst und das bearbeitete Werkstück w wird zum nächsten Vorgang herausgenommen, wenn die Zufuhr der Prozessflüssigkeit s stoppt. Danach wird ein nächstes Werkstück w auf die Werkstückauflage 2 transportiert und wie das vorhergehende Werkstück w befestigt. Nachfolgend werden Vorgänge ähnlich zu den obenstehenden wiederholt.
Unter der Annahme, dass die erforderliche maximale augenblickliche Strömungsrate Q1 von Prozessflüssigkeit s, die aus dem Nebentank 20 ausströmt, 200 Liter pro Minute ist, die Zeit T1, die dazu benötigt wird, dass die Prozessflüssigkeit s aus dem Nebentank 20 durch das Volumen für die einmalige Zufuhr ausströmt, 20 Sekunden ist, und die Zeit T2 von der Abgabe der Prozessflüssigkeit durch das oben erwähnte Volumen für die einmalige Zufuhr zur Abgabe davon durch das nächste Volumen für die einmalige Zufuhr 100 Sekunden ist, fällt bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Abgabekapazität Q der Pumpe 21 mit Qmin zusammen, was durch den Ausdruck: Qmin = Q1*T1/T2 berechnet wird, d. h. 40 Liter pro Minute, und der Abgabedruck der Pumpe 21 (einschließlich des Widerstands des Röhrenkanals) ist 0,06 MPa.
Bei der Vorrichtung zur Zufuhr von Prozessflüssigkeit des Stands der Technik, die 4 dargestellt ist, die der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht, ist die Strömungsrate zur Zufuhr von Prozessflüssigkeit s zu erforderlichen Punkten, an denen die Prozessflüssigkeit s zugeführt wird, stets 200 Liter pro Minute, was die maximale augenblickliche Strömungsrate Q1 ist, und der Abgabedruck der Pumpe 21 ist 0,3 MPa oder ähnlich.
Unter solchen Bedingungen ist der Leistungsverbrauch der Pumpe 21 wie folgt, wenn die oben beschriebene Ausführungsform mit dem Stand der Technik verglichen wird.
Der Leistungsverbrauch W (KW) der Pumpe 21 wird durch den Ausdruck W = k*Pt*Qt ausgedrückt, wobei man annimmt, dass der Abgabedruck der Pumpe 21 Pt (MPa) und die Strömungsrate Qt (Liter pro Minute) ist.
Daher wird das Verhältnis des Leistungsverbrauchs W1 der Pumpe des Stands der Technik zum Leistungsverbrauch W2 der Pumpe gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform: W1 : W2 = (k*0,3*200) : (k*0,06*40) = 60 : 2,4.
Wie auf Grundlage des oben stehenden Ergebnisses deutlich wird, ist der Leistungsverbrauch W2 der Pumpe gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform nur 4% des Leistungsverbrauchs der Pumpe des Stands der Technik.
Als nächstes wird eine modifizierte Version der Ausführungsform gemäß der Erfindung beschrieben.
Wenngleich bei der oben beschriebenen Ausführungsform Prozessflüssigkeit s von dem Nebentank 20 zu Reibungspunkten zwischen dem Werkstück w und den Schneidwerkzeugen 16 zugeführt wird, wird, wenn eine Schmierung an den Reibungspunkten zwischen dem Werkstück w und den Schneidwerkzeugen 16 durch vom Inneren der Spindel 14 zugeführte Prozessflüssigkeit durchgeführt wird, die Prozessflüssigkeit s, die man aus dem Nebentank 20 ausströmen lässt, nicht zu den Reibungspunkten zwischen den Elementen zugeführt, sondern dient exklusiv zum Wegwaschen von Spänen.
Ferner ist es bei der Trockenbearbeitung, für die keine Schmierung von Reibstellen zwischen dem Werkstück w und den Schneidwerkzeugen 16 erforderlich ist, in Verbindung mit dem Wegwaschen von Schneidspänen nicht erforderlich, Prozessflüssigkeit s zu verwenden, deren Schmierleistung wichtig ist. In diesem Fall kann allgemein bekanntes Reinigungsfluid, für das die Waschfähigkeit wichtig ist, als Prozessflüssigkeit verwendet werden.
Ferner ist es, wenn die Abgabeströmungsrate der Pumpe 21 größer als das oben beschriebene Qmin ist, nicht erforderlich, dass die Pumpe sich die ganze Zeit während der Verwendung einer Werkzeugmaschine dreht. In diesem Fall kann, wenn die Prozessflüssigkeit s, die in dem Nebentank 20 gespeichert ist, ein Volumen erreicht, das um ein angemessenes Volumen das Volumen für die einmalige Zufuhr von Prozessflüssigkeit von dem Nebentank 20 übersteigt, der Rotationsbetrieb der Pumpe 21 automatisch angehalten werden, und wenn die Prozessflüssigkeit in dem Nebentank unter das Volumen für die einmalige Zufuhr gesunken ist, der Rotationsbetrieb davon automatisch begonnen werden. Zusätzlich wird in einem solchen Fall das Ventil 27, das durch einen Schwimmer öffnet und schließt, nicht länger benötigt. Ferner gibt es kein Problem, wenn die Erfindung derart ausgeführt wird, dass eine Pumpe, die eine verhältnismäßig kleine Abgabekapazität hat, kontinuierlich betrieben wird, und Prozessflüssigkeit, die geringfügig mehr als das Volumen für die einmalige Zufuhr, das zum Bearbeiten eines Werkstücks erforderlich ist, in dem Nebentank 20 durch den Betrieb vorgesehen wird, wodurch das geringfügige Übermaß an Prozessflüssigkeit in den Haupttank durch einen Umgehungsröhrenkanal zirkuliert wird. Dies liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben konstruiert ist, können Schneidspäne zuverlässig weggewaschen werden, selbst wenn eine Pumpe nur eine verhältnismäßig kleine Abgabekapazität aufweist und die Gesamtdruckhöhe der Prozessflüssigkeit an irgend einem beliebigen Punkt in einen Nebentank verhältnismäßig niedrig ist, und Punkte, an denen es vonnöten ist, dass sie durch die Prozessflüssigkeit geschmiert werden, werden zuverlässig geschmiert. Daher können die Nettoausgabe, der Leistungsverbrauch und der Leistungsfaktor der Pumpe in einem großen Maß abgesenkt werden im Vergleich zum Stand der Technik, wobei die Wirkungen durch die Prozessflüssigkeit, wie z. B. das Wegwaschen und die Schmierung, beibehalten werden.

Claims

Verfahren zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine, das Verfahren enthaltend die Schritte: intermittierendes Zuführen von Volumina von Prozessflüssigkeit für eine einmalige Zufuhr, wie z. B. von Kühlmittel oder Reinigungsflüssigkeit, an die Orte in einer Werkzeugmaschine, an denen es vonnöten ist, wie z. B. eine Werkstückauflage und ein darauf befestigtes Werkstück; Sammeln der zugeführten Prozessflüssigkeit; und Transferieren eines Volumens der Prozessflüssigkeit, die in einem Haupttank (19) gespeichert ist, in einen Nebentank (20) durch eine Pumpe (21), dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessflüssigkeit an die Orte in der Werkzeugmaschine, an denen es vonnöten ist, zugeführt wird, indem bewirkt wird, dass die in dem auf einer geeigneten Höhe angebrachten Nebentank (20) gespeicherte Prozessflüssigkeit durch die Wirkung der Schwerkraft herabfließt; die zugeführte Prozessflüssigkeit in den Haupttank (19) gesammelt wird; die Prozessflüssigkeit von dem Haupttank (19) in den Nebentank (20) transferiert wird, wenn die Zufuhr der Prozessflüssigkeit von dem Nebentank (20) zu den Orten, an denen es vonnöten ist, unterbrochen ist; und das in dem Nebentank (20) gespeicherte Volumen im wesentlichen dem Volumen für eine einmalige Zufuhr entspricht.
Verfahren zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei ein Transfer der Prozessflüssigkeit durch die Pumpe (21) gestoppt wird, wenn die Prozessflüssigkeit mit einem erforderlichen Volumen in dem Nebentank (20) gespeichert ist.
Verfahren zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei die Prozessflüssigkeit überfließt und ein Teil davon in den Haupttank (19) zirkuliert wird, wenn die Prozessflüssigkeit in dem Nebentank (20) im Übermaß zugeführt wird.
Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine enthaltend: einen Haupttank (19), in den Prozessflüssigkeit (S), wie z. B. Kühlmittel oder Reinigungsfluid, das Orten, an denen es vonnöten ist, der Werkstückauflage (2) und des darauf befestigten Werkstücks (W) zugeführt wird, dazu gebracht wird zu strömen; einen Nebentank (20); eine Pumpe (21) zum Transferieren der Prozessflüssigkeit in dem oben beschriebenen Haupttank (19) in den oben beschriebenen Nebentank (20); und ein Durchflussmittel (22) für die Prozessflüssigkeit zum Bewirken, dass die Prozessflüssigkeit in dem Nebentank durch die Wirkung der Schwerkraft ausfließt; dadurch gekennzeichnet, dass der Nebentank in einer um eine vorgegebene Strecke (h) höheren Position als die Werkstückauflage (2) angebracht ist und Prozessflüssigkeit in einem Volumen speichert, das im wesentlichen dem Volumen für eine einmalige Zufuhr zu den Orten, an denen es vonnöten ist, die Prozessflüssigkeit zuzuführen, entspricht; und das Durchflussmittel (22) für die Prozessflüssigkeit dazu angepasst ist, dass es bewirkt, dass die Prozessflüssigkeit zu den Orten, an denen die Prozessflüssigkeit vonnöten ist, denen Prozessflüssigkeit zugeführt wird, zu jeder optionalen Zeit fließt.
Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, wobei, wenn die erforderliche augenblickliche Strömungsrate für die Prozessflüssigkeit (S) Q1 ist, wenn Prozessflüssigkeit an die erforderlichen Punkte zugeführt wird, die Abgabezeit, während derer die Prozessflüssigkeit des Volumens für die einmalige Zufuhr dazu gebracht wird, aus dem Nebentank zu einem Werkstück auszuströmen, T1 ist, und die Zeit von der Abgabe der Prozessflüssigkeit des Volumens für die einmalige Zufuhr zur Abgabe der Prozessflüssigkeit des nächsten Volumens für die einmalige Zufuhr T2 ist, die Abgabeströmungsrate (Q) einer Pumpe (21) dem Wert entspricht oder größer als dieser ist, der durch den Ausdruck Qmin = Q1 × T1/T2 berechnet wird, und kleiner als die maximale Strömungsrate von Prozessflüssigkeit des Volumens für die einmalige Zufuhr ist.
Vorrichtung zum Zuführen von Prozessflüssigkeit für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder 5, wobei, der Nebentank (21) derart angebracht ist, dass sein Boden um ungefähr 0,5 bis 10 m höher als die obere Fläche der Werkstückauflage (2) liegt.