DE102008055995A1 - Method of performing deep drilling and spade detector therefor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Tiefbohrungen mit einem Einlippenbohrer (2), bei welchem Kühlschmierstoff (3) durch das Innere eines Einlippenbohrers (2) zu dessen Bohrkopf (4) zugeführt wird und der Kühlschmierstoff (3) als Flüssigkeitsstrahl zusammen mit Spänen (6), die vom Bohrlochgrund abgetragen werden, aus dem Bohrloch austritt, bei dem der FLüssigkeitsstrahl mit den Spänen (6) auf ein Prallelement (9) auftrifft und in diesem Prallelement (9) durch die auftreffende Flüssigkeit und die Späne (6) Körperschallwellen erzeugt werden, die sich im Prallelement (9) ausbreiten und mittels wenigstens eines am Prallelement (9) befestigten Körperschallsensors (11) erfasst und in ein elektrisches Signal gewandelt werden, insbesondere wobei in Abhängigkeit dieses Signals eine Bohrvorrichtung zum Antrieb des Einlippenbohrers (2) gesteuert und/oder geregelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Spandetektor einer Einlippenbohrvorrichtung, der ein Prallelement (9) mit einer Ausnehmung (10) umfasst, durch welche ein Einlippenbohrer (2) hindurchführbar ist, mit einem Auftreffbereich (9a) für Bohrspäne (6) mitführendes Kühlschmiermittel (3), der um die Ausnehmung (10) angeordnet ist, wobei an dem Prallelement (9) beabstandet zur Ausnehmung (10) ein Körperschallsensor (11) befestigt ist, mit dem Körperschallwellen erfassbar und in ein elektrisches Signal wandelbar sind, die durch auftreffende Späne (6) und Kühlschmiermittel (3) im Prallelement (9) ...The invention relates to a method for performing deep drilling with a single-lip drill (2), in which cooling lubricant (3) through the interior of a single-lip drill (2) to the drill head (4) is supplied and the cooling lubricant (3) as liquid jet together with chips ( 6), which are removed from the bottom of the hole, emerges from the borehole, in which the liquid jet with the chips (6) strikes a baffle element (9) and generates structure-borne sound waves in this baffle element (9) by the impinging liquid and the chips (6) be propagated in the baffle element (9) and detected by at least one of the baffle element (9) structure-borne sound sensor (11) and converted into an electrical signal, in particular depending on this signal a drilling device for driving the Einlippenbohrers (2) controlled and / or regulated. The invention furthermore relates to a spandrel detector of a single-lip drilling device, which comprises a baffle element (9) with a recess (10) through which a single-lip drill (2) can be guided, with a lubricant (3) carrying an impact area (9a) for drill cuttings (6), which is arranged around the recess (10), wherein at the baffle element (9) spaced from the recess (10) a structure-borne sound sensor (11) is fixed, can be detected with the structure-borne sound waves and converted into an electrical signal by the impacting chips (6) and cooling lubricant (3) in the impact element (9) ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Tiefbohrungen, insbesondere mit einem Einlippenbohrer, bei welchem Kühlschmierstoff, insbesondere durch das Innere eines Bohrers, beispielsweise eines Einlippenbohrers, zu dessen Bohrkopf zugeführt wird und der Kühlschmierstoff als Flüssigkeitsstrahl zusammen mit Spänen, die vom Bohrlochgrund abgetragen werden, aus dem Bohrloch austritt. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Spandetektor einer Bohrvorrichtung, insbesondere einer Einlippenbohrvorrichtung.The The invention relates to a method for performing deep wells, in particular with a single-lip drill, in which cooling lubricant, in particular through the inside of a drill, for example a single-lip drill, supplied to the drill head and the coolant as a liquid jet along with chips, which are removed from the bottom of the hole emerging from the wellbore. The invention further relates to a spand detector of a drilling device, in particular a single-lip drilling device.

Im Stand der Technik ist es bekannt, Bohrungen und hier insbesondere auch Tiefbohrungen mit dafür vorgesehenen Bohrern, wie beispielsweise Einlippenbohrern, zu erzeugen. Dabei wird unter einer Tiefbohrung im Wesentlichen eine solche Bohrung verstanden, deren Bohrungstiefe den Durchmesser der Bohrung um wenigstens das Dreifache übertrifft, wie es den VDI-Richtlinien 3208 bis 3210 zu entnehmen ist.in the It is known in the prior art to drill and here in particular also deep drilling with for it provided drills, such as single-lip drills to produce. In this case, a deep bore is essentially understood as meaning such a bore, the hole depth of the diameter of the bore to at least the Threefold surpasses how it can be found in VDI Guidelines 3208 to 3210.

Es ist bei der Durchführung von Bohrungen grundsätzliches Ziel, die Zerspanungsleistung von Werkzeugen zu erhöhen. Beispielsweise kann dies geschehen durch die Steigerung des Zeitspanvolumens, somit also des zerspanten Materialvolumens pro Zeiteinheit. Hierdurch ergibt sich gleichsam die Notwendigkeit, für die Erhöhung der Zerspanungsleistung immer mehr zerspantes Material pro Zeiteinheit aus einer Bohrung herauszufördern und gegebenenfalls abzutransportieren.It is in the implementation of holes fundamentally Aim to increase the cutting performance of tools. For example This can be done by increasing the amount of time chips, thus So the machined material volume per unit time. hereby As a result, there is a need for increasing the cutting power more and more machined material per unit time from a hole herauszufördern and if necessary remove.

Gerade in der eingangs genannten Tiefbohrtechnik stellt dies eine besondere Herausforderung dar, da die eingesetzten Tieflochbohrer, wie beispielsweise Einlippenbohrer, lediglich einen begrenzten Spanraum aufweisen. Hierbei ist weiterhin zu berücksichtigen, dass Tiefbohrungen, wie eingangs genannt, ein sehr großes Längen zu Durchmesser-Verhältnis aufweisen, so dass Späne, ausgehend von einem sehr tiefliegenden Bohrungsgrund, über die gesamte Länge der Bohrung aus einem Werkstück sicher herausgefördert werden müssen.Just This is a special feature in the above-mentioned deep drilling technique Because the deep hole drills used, such as single-lip drills, have only a limited chip space. This is still to take into account that deep drilling, as mentioned at the beginning, a very long lengths too Diameter ratio have, so that chips, starting from a very deep hole bottom, over the whole length the bore of a workpiece safely promoted Need to become.

Sofern dies nicht gewährleistet werden kann, besteht die Gefahr eines Spänestaus innerhalb der Tieflochbohrung durch ein Verklemmen der durch den Bohrprozess fortwährend erzeugten Späne zwischen Bohrer und Bohrungswand. Hierdurch kann der Bohrer, insbesondere ein Einlippenbohrer, überlastet werden und brechen. Dies wird als besonders nachteilig empfunden, da neben den hohen Werkzeugkosten für den Ersatz eines Bohrers auch ein hoher Aufwand erfolgen muss, um den abgebrochenen Bohrer aus einer Bohrung zu entfernen.Provided this is not guaranteed can be, there is a risk of swarf in the deep hole by jamming the continually generated by the drilling process Chips between Drill and bore wall. This allows the drill, in particular a single-lip drill, overloaded become and break. This is considered to be particularly disadvantageous besides the high tooling costs for replacing a drill Also, a great deal of effort must be made to stop the broken drill to remove from a bore.

Darüber hinaus entstehen durch das Verklemmen und der damit einhergehenden Quetschvorgänge Rauhheitsspitzen an der Bohrungswand, die gerade bei sicherheitskritischen Bauteilen, z. B. Turbinenelementen, einen Ausgangspunkt für Risse bilden können und somit hinsichtlich der Sicherheit eines herzustellenden Elementes als maßgeblich anzusehen sind.Furthermore caused by the jamming and the associated crushing roughness peaks at the bore wall, especially with safety-critical components, z. B. turbine elements, can form a starting point for cracks and thus with regard to the safety of an item to be produced as authoritative to be considered.

Im Stand der Technik ist es bekannt, zum Schutz vor Spänestaus an Tiefbohrmaschinen einen Drucksensor in der Kühlschmiermittelzufuhr vorzusehen. Mittels eines solchen Drucksensors kann der Druck im Kühlschmiermittel überwacht werden, so dass die Möglichkeit besteht, bei einem Überschreiten eines zulässigen Höchstdrucks durch eine Verstopfung des Spanraums innerhalb eines definierten Zeitintervalls die Bearbeitung des Werkstücks durch die Maschine zu unterbrechen und beispielsweise eine Fehlermeldung auszugeben.in the The prior art is known to protect against swarf to provide a pressure sensor in the cooling lubricant supply to deep drilling machines. By means of such a pressure sensor, the pressure in the coolant can be monitored so that's the way exists, if exceeded a permissible one maximum pressure by a blockage of the chip space within a defined time interval the machining of the workpiece through the machine and, for example, an error message issue.

Derartige Maßnahmen haben sich jedoch als wenig sensitiv und insbesondere nicht als vorausschauend genug erwiesen, um erfolgreich eingesetzt werden zu können. Darüber hinaus ist eine derartige Messung des Drucks im Kühlschmierstoff zur Indikation eines Spänestaus auch schon aufgrund der räumlichen Distanz zwischen der Störstelle und der Sensorstelle sehr träge. Insbesondere bei kleinsten Bohrdurchmessern, beispielsweise unterhalb von 4 mm, reicht die Dynamik eines solchen Messsystems nicht aus, um noch eine wirksame Reaktion auf einen drohenden Bohrerbruch einleiten zu können.such activities However, they have proved to be less sensitive and in particular not as Proactive enough to be used successfully to be able to. About that In addition, such a measurement of the pressure in the cooling lubricant for the indication of a swarf also because of the spatial Distance between the impurity and the sensor site very sluggish. Especially with the smallest drill diameters, for example below 4 mm, the dynamics of such a measuring system are not sufficient to initiate yet another effective response to a threat of drill failure to be able to.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und auch einen Spandetektor bereitzustellen, mit welchem sehr sensitiv und vor allem auch frühzeitig ein Spänestau bei Tiefbohrungen erkannt werden kann, um sodann rechtzeitig Maßnahmen zur Vermeidung eines Bohrerbruchs einleiten zu können. Dabei ist es insbesondere auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und einen Spandetektor bereitzustellen, welche bei besonders kleinen Bohrungsdurchmessern von beispielsweise kleiner 4 mm eingesetzt werden können, welche also auch genügend sensitiv auf derart geringe Spanmassen reagieren, die bei diesen geringen Bohrungsdurchmessern entstehen.task The invention is therefore a method and also a spanded detector to provide, with which very sensitive and, above all, early a swede can be detected in deep wells, then timely action to initiate a drill break. It is in particular Also object of the invention, a method and a spand detector to provide, which in particularly small bore diameters can be used, for example, less than 4 mm, which So also sensitive enough respond to such low chip masses, which at these low Bore diameters arise.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem gattungsgemäßen, eingangs genannten Verfahren dadurch erreicht, dass der Flüssigkeitsstrahl mit den Spänen auf ein Prallelement auftrifft und in diesem Prallelement durch die auftreffende Flüssigkeit und die Späne Körperschallwellen erzeugt werden, die sich im Prallelement ausbreiten und mittels wenigstens eines am Prallelement befestigten Körperschallsensors erfasst und in ein elektrisches Signal gewandelt werden, insbesondere wobei in Abhängigkeit dieses Signals eine Bohrvorrichtung zum Antrieb des Bohrers, insbesondere Einlippenbohrers, gesteuert und/oder geregelt wird.According to the invention this is achieved in a generic, initially mentioned method in that the liquid jet impinges with the chips on a baffle element and in this baffle element by the impinging liquid and the chips structure-borne sound waves are generated, which propagate in the baffle element and secured by at least one of the baffle element Structure-borne sound sensor detected and converted into an electrical signal, in particular wherein depending on this signal, a drilling device for driving the drill, in particular Einlippenbohrers controlled and / or regulated.

Durchgeführt werden kann dieses Verfahren beispielsweise durch einen Spandetektor, einer Bohr-, insbesondere einer Einlippenbohrvorrichtung, der ein Prallelement mit einer Ausnehmung umfasst, durch welche ein Bohrer, insbesondere Einlippenbohrer, hindurchführbar ist, mit einem Auftreffbereich für Bohrspäne mitführendes Kühlschmiermittel, der um die Ausnehmung herum angeordnet ist, wobei an dem Prallelement beabstandet zur Ausnehmung ein Körperschallsensor befestigt ist, mit dem Körperschallwellen erfassbar und in ein elektrisches Signal wandelbar sind, die durch die auftreffenden Späne und das Kühlschmiermittel im Prallelement erzeugbar sind.Be performed For example, this procedure may be performed by a spand detector, a drill, in particular a single-lip drilling device, which is a baffle element comprising a recess through which a drill, in particular Single-lip drill, can be passed through is, with an impact area for drill cuttings entraining Coolants, which is arranged around the recess around, wherein on the baffle element spaced from the recess a structure-borne noise sensor is attached, with the structure-borne sound waves can be detected and converted into an electrical signal by the impacting chips and the cooling lubricant can be generated in the impact element.

Die Erfindung macht sich hier zunutze, dass bei Tiefbohrverfahren zum einen aufgrund der Tiefe der Bohrung und der geringen Austragsöffnung zwischen Bohrer und Bohrungswandung ein stark gerichteter Strahl von Kühlschmiermittel entsteht, der aus dem Bohrloch bzw. dem verbleibenden Querschnitt zwischen Bohrer und Bohrlochwand stark gerichtet austritt und die vom Bohrungsgrund abgetragenen Bohrspäne mitführt.The Invention takes advantage of the fact that in deep drilling for one due to the depth of the hole and the small discharge between Drill and bore wall a highly directed jet of cooling lubricant arises from the borehole or the remaining cross-section between the drill and borehole wall emerges strongly directed and the boring chips removed from the bottom of the hole.

In Ausbreitungsrichtung dieses Strahls ist es demnach erfindungsgemäß vorgesehen, eine Prallplatte anzuordnen, auf welche dieser Kühlschmiermittelstrahl mit den mitgeführten Bohrspänen auftrifft. Dabei beschreibt der Kühlschmiermittelstrahl zusammen mit den mitgeführten Bohrspänen im Wesentlichen eine Kreisbahn auf dem Prallelement, da durch die Rotation des Bohrers der effektive Austrittsquerschnitt um die Rotationsachse des Bohrers mitrotiert wird. Es ist daher besonders vorteilhaft, das Prallelement mit einer Bohrung zu versehen, durch welche der benutzte Bohrer, insbesondere Einlippenbohrer, während des Bohrens hindurchgeführt wird, so dass der Bereich um diese Ausnehmung einen Auftreffbereich für den Kühlschmiermittelstrahl ausbilden kann und kontinuierlich während des Bohrprozesses der Kühlschmiermittelstrahl zusammen mit den Spänen auf die Prallplatte auftreffen kann.In Propagation direction of this beam is therefore provided according to the invention, to arrange a baffle plate, on which this cooling lubricant jet with the entrained drill cuttings incident. The coolant lubricant jet describes together with the carried drill cuttings essentially a circular path on the baffle element, as by the Rotation of the drill the effective outlet cross-section around the axis of rotation of the drill is co-rotated. It is therefore particularly advantageous to provide the baffle with a bore through which the used drill, in particular single-lip drill, is passed while drilling, so that the area around this recess has an impact area for the coolant lubricant jet can form and continuously during the drilling process of the cooling lubricant jet along with the shavings up the baffle plate can hit.

Erfindungsgemäß ist es hier vorgesehen, den Effekt auszunutzen, dass zum einen der Kühlschmiermittelstrahl lediglich mit seinen Flüssigkeitsanteilen und zum anderen auch die mitgeführten, vergleichsweise härteren Späne beim Auftreffen auf die Oberfläche des Prallelements in diesem durch die Impulsübertragung Körperschallwellen erzeugen, die sich in der Prallplatte im Wesentlichen in alle Richtungen und insbesondere als transversale Körperschallwellen ausbreiten.It is according to the invention here provided to take advantage of the effect that on the one hand the coolant lubricant jet only with its liquid components and on the other hand also the carried, comparatively harder Chips at Impact on the surface of the impact element in this by the impulse transmission structure-borne sound waves generate in the baffle plate in substantially all directions and in particular propagate as transversal structure-borne sound waves.

Demnach ist es erfindungsgemäß vorgesehen, in einem Abstand von dem Auftreffbereich einen Körperschallsensor vorzusehen, mittels welchem die Körperschallwellen, die von den Flüssigkeitsanteilen sowie auch von den Spänen erzeugt werden, aufzunehmen und in ein elektrisches Signal zu wandeln, insbesondere wofür kommerziell erhältliche Körperschallsensoren, wie beispielsweise von der Firma Kistler zur Verfügung stehen.Therefore is it inventively provided provide a structure-borne sound sensor at a distance from the impact area, by means of which the structure-borne sound waves, the of the liquid portions as well also from the chips be generated, and to convert into an electrical signal, in particular for what commercial available Acoustic emission sensors, as available, for example, from Kistler.

Grundsätzlich wäre es ebenso denkbar, mittels eines Prallelements, auf welche die Flüssigkeit des Schmiermittels sowie auch die Späne auftreffen, andersartige Signale elektrischer Art zu erzeugen, wie beispielsweise durch Beschleunigungs-, Weg- oder Lagesensoren, die an einem solchen Prallelement angeordnet sein können. Hier hat es sich jedoch gezeigt, dass die Sensitivität, insbesondere das Signal-Rausch-Verhältnis des Nutzsignals, welches durch die Späne erzeugt wird, bezüglich des Untergrundsignals, welches durch den Kühlschmiermittelstoff erzeugt wird, nicht ausreichend hoch ist, was im Wesentlichen damit begründet werden kann, dass die Masse der Späne im Vergleich zur Masse des Kühlschmierstoffstrahls nicht ausreichend ist, um eine genügend große Auslenkung, Beschleunigung oder Lageänderung einer Prallplatte hervorzurufen, um diese Änderung signifikant mit einem entsprechend dafür vorgesehenen Sensor erfassen zu können.Basically it would be the same conceivable, by means of a baffle element, to which the liquid of the Lubricant and the chips to produce different types of electrical signals, such as for example, by acceleration, displacement or position sensors, the can be arranged on such a baffle element. Here it is demonstrated that the sensitivity, in particular the signal-to-noise ratio of the useful signal, which the chips is generated, re of the background signal generated by the coolant lubricant is not sufficiently high, which is essentially justified by it that can be the bulk of the chips in comparison to the mass of the cooling lubricant jet is not sufficient to a sufficiently large deflection, acceleration or change of position a baffle to evoke this change significantly with a accordingly to detect provided sensor.

Es zeigt sich jedoch demgegenüber bei der Zugrundelegung einer Körperschallerfassung der besondere Vorteil, dass sich die mitgetragenen Späne von der Kühlflüssigkeit durch ihre Materialeigenschaften, nämlich ihre besondere Festigkeit/Härte im Vergleich zur Flüssigkeit unterscheiden und hierdurch signifikante Unterschiede bei der Erzeugung von Körperschall, einerseits durch die Späne und andererseits durch die Kühlschmiermittelflüssigkeit, entstehen, die zu einem genügend hohen Signalrauschverhältnis zwischen dem Körperschall beitragen, der durch die Späne einerseits und andererseits durch das Kühlschmiermittel erzeugt wird. So wird nämlich der Impuls der Flüssigkeitsanteile aufgrund der fluiden Eigenschaften über ein vergleichsweise langes Zeitintervall auf das Prallelement übertragen, hingegen der Impuls der Späne aufgrund der Festigkeit in einem sehr kurzen Zeitintervall, wodurch der Körperschall, der von Spänen erzeugt wird zum einen ein breiteres Frequenzspektrum und insgesamt höhere Frequenzen umfasst als der Körperschall, der von der Flüssigkeit erzeugt wird.It shows, however, in contrast on the basis of a structure-borne noise detection the special advantage that the chips are carried by the coolant by their material properties, namely their particular strength / hardness in comparison to the liquid distinguish and thereby significant differences in the production of Structure-borne sound, on the one hand by the chips and on the other hand by the cooling lubricant liquid arise, the one enough high signal-to-noise ratio between the structure-borne sound Contribute to the chips on the one hand and on the other hand produced by the cooling lubricant. This is how it is the momentum of the liquid portions due to the fluid properties over a comparatively long time Time interval transferred to the baffle, however, the pulse the chips due to the strength in a very short time interval, thereby the structure-borne sound, that of chips On the one hand, it generates a broader frequency spectrum and higher overall frequencies includes as the structure-borne sound, the of the liquid is produced.

Es ist dabei erfindungsgemäß besonders bevorzugt vorgesehen, einen Körperschallsensor zu verwenden, der eine hohe Sensitivität im Körperschallfrequenzbereich bis zu 500 Kilohertz aufweist und das Verfahren und die Vorrichtung derart auszubilden, dass die auftreffenden Späne im Prallelement insbesondere transversale Körperschallwellen mit einer Frequenz zumindest überwiegend in einem Bereich von 200 Kilohertz bis 500 Kilohertz erzeugen und/oder durch den auftreffenden Kühlschmierstoff im Prallelement, insbesondere transversale Körperschallwellen in einem Frequenzbereich kleiner gleich 150 Kilohertz erzeugt werden.It is inventively particularly preferred to use a structure-borne sound sensor having a high sensitivity in the structure-borne sound frequency range up to 500 kilohertz and form the method and apparatus such that the impacting chips in the baffle, in particular transverse structure-borne sound waves with a frequency at least predominantly in one area from 200 kilohertz to 500 kilohertz and / or by the impinging cooling lubricant in the impact element, in particular transversal structure-borne sound waves in a frequency range less than or equal to 150 kilohertz.

Beispielsweise kann dies erzielt werden, wenn als Prallelement besonders bevorzugt eine Platte aus Keramik oder Glas eingesetzt wird. Bei dieser entsprechenden Kombination einerseits der metallischen Späne und des Kühlschmierstoffs sowie andererseits der eingangs genannten Plattenmaterialien können Frequenzbereiche der jeweils erzeugten Körperschallwellen durch die Späne und des Schmierstoffs erzielt werden, die genügend weit auseinanderliegen, um eine ausreichende Diskriminierung im elektrischen Signal vornehmen zu können.For example this can be achieved if particularly preferred as a baffle element a plate of ceramic or glass is used. At this corresponding Combination on the one hand of the metallic chips and the cooling lubricant and on the other hand, the above-mentioned plate materials can frequency ranges the respectively generated structure-borne sound waves through the chips and of the lubricant which are sufficiently far apart, to make a sufficient discrimination in the electrical signal to be able to.

So ist es allgemein gemäß der Erfindung bevorzugt vorgesehen, insbesondere die Materialien des Prallelementes sowie den auszuwählenden Körperschallsensor derart zu wählen, dass durch das Auftreffen der Späne insbesondere mit einer vergleichsweise hohen Wahrscheinlichkeit ein Körperschallwellensignalanteil in einem ersten Frequenzbereich und durch den Kühlschmierstoff Körperschallwellen in eine zweiten Frequenzbereich, insbesondere im Bereich kleinerer Frequenzen, erreicht wird, um im Zuge einer Signalverarbeitung der zur Verfügung gestellten Signale des Körperschallsensors eine Filterung von Frequenzanteilen vornehmen zu können, mit der die Frequenzanteile des ersten Frequenzbereichs, welcher auf die Späne zurückzuführen ist, ausgefiltert werden kann aus dem Gesamtsignal und hierbei bevorzugt Frequenzanteile, die in dem zweiten Bereich angeordnet sind und auf den Kühlschmierstoff zurückzuführen sind, unterdrückt werden können.So it is general according to the invention preferably provided, in particular the materials of the baffle element and the one to be selected Acoustic emission sensor to choose such that by the impact of the chips especially with a relatively high probability a body sound wave signal component in a first frequency range and by the cooling lubricant structure-borne sound waves in a second frequency range, in particular in the range of smaller Frequencies, achieved in the course of signal processing of the provided Signals from the structure-borne sound sensor to make a filtering of frequency components, with the frequency components of the first frequency range, which on the chips is due, filtered out can be made from the total signal and in this case preferably frequency components, which are arranged in the second region and the cooling lubricant are due repressed can be.

Beispielsweise kann dies durch eine Bandpassfilterung erzielt werden, welche die beiden Frequenzbereiche ausreichend diskriminiert und diejenigen Frequenzen des ersten Bereichs passieren lässt. Bei der hier beschriebenen bevorzugten Ausführung kann es demnach vorgesehen sein, aus dem elektrischen Signal des Körperschallsensors Frequenzanteile kleiner 200 Kilohertz und bevorzugt auch größer 500 Kilohertz auszufiltern und zu unterdrücken bzw. zu verwerfen, insoweit also in dem zwischenliegenden Frequenzbereich von 200 bis 500 Kilohertz das Signal der weiteren folgenden Signalverarbeitung zur Verfügung zu stellen.For example This can be achieved by a bandpass filtering, which the sufficiently discriminated against both frequency ranges and those Frequencies of the first range. At the here described preferred embodiment can it may therefore be provided from the electrical signal of the structure-borne sound sensor Frequency components less than 200 kilohertz and preferably greater than 500 Kilohertz filter out and suppress or discard, insofar So in the intermediate frequency range of 200 to 500 kilohertz the signal to the further following signal processing available put.

Dabei kann es in der weiteren Verarbeitung vorgesehen sein, das elektrische Signal gleichzurichten, zu mitteln und kontinuierlich mit einer Abtastrate zu erfassen, beispielsweise mit einer Abtastrate von mehreren 10 Kilohertz, besonders bevorzugt von 60 Kilohertz. Es besteht dabei erfindungsgemäß und vorteilhaft die Möglichkeit, aus der Höhe der Signalspitzen die Masse der auftreffenden Späne zu ermitteln und/oder aus dem zeitlichen Abstand der Signalspitzen die Spanfolgefrequenz bzw. Span-zu-Span-Zeit zu ermitteln.there it may be provided in the further processing, the electrical Signal to rectify, average and continuous with a Sampling rate to capture, for example, with a sampling rate of several 10 kilohertz, more preferably 60 kilohertz. It exists according to the invention and advantageous the possibility, from the height the signal peaks to determine the mass of the impacting chips and / or out the time interval of the signal peaks the Spanfolgefrequenz or chip-to-chip time to investigate.

So kann beispielsweise durch Beobachtung der Spanfolgefrequenz eine Information darüber gewonnen werden, ob ein kontinuierlicher und ausreichender Späneabtransport aus der Bohrung erzielt wird. Verringert sich die Spanfolgefrequenz, kann dies beispielsweise darauf zurückzuführen sein, dass sich ein Spänestau ankündigt, so dass in Abhängigkeit dieser Information eine Vorrichtung zum Antrieb des Bohrers, insbesondere des Einlippenbohrers, entsprechend gesteuert bzw. geregelt werden kann, gegebenenfalls gestoppt werden kann.So For example, by observing the Spanfolgefrequenz a Information about it be obtained, whether a continuous and sufficient chip removal is achieved from the bore. If the chip repetition frequency decreases, This may be due, for example, to the fact that a pile of chips announces, so that in dependence This information is a device for driving the drill, in particular of the single-lip drill, be controlled or regulated accordingly can, if necessary, be stopped.

Insbesondere kann es allgemein vorgesehen sein, in Abhängigkeit des elektrischen Signals, welches der Körperschallsensor zur Verfügung stellt und/oder daraus ermittelter Informationen, eine Bohrvorrichtung zu steuern oder zu regeln und insbesondere bei einem Über- oder Unterschreiten von gespeicherten Grenzwerten die Bohrvorrichtung zu stoppen oder deren Geschwindigkeit zu reduzieren. Es besteht so während des Bohrvorgangs die Möglichkeit, den Späneabtransport elektronisch zu überwachen und bei eventuellen, sich abzeichnenden Fehlern oder problematischen Situationen aktiven Eingriff zu nehmen und die Bohrvorrichtung derart zu regeln oder zu stoppen, dass eine Gefahrensituation, insbesondere ein Bohrerbruch, vermieden wird.Especially it may generally be provided, depending on the electrical signal, which the structure-borne sound sensor to disposal provides and / or information determined therefrom, a drilling device to control or regulate, and in particular in an over- or Falling below stored limits the drilling device to stop or reduce their speed. It exists so while the drilling process the possibility the chip removal to monitor electronically and in case of any emerging errors or problematic ones Situations to take active engagement and the drilling device so to regulate or stop that a dangerous situation, in particular a drill break, is avoided.

Es kann in einer Weiterbildung des Verfahrens auch vorgesehen sein, die von dem Körperschallsensor erfassten Signale oder auch daraus ermittelter Informationen zu speichern und/oder statistisch auszuwerten, wobei eine solche Auswertung sowohl bereits während als auch besonders bevorzugt im Anschluss an eine Bohrung durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann in der statistischen Auswertung eine Häufigkeitsverteilung erstellt werden bezüglich der Spanmasse und/oder Amplitude des aufgenommenen Signals und/oder der Spanfrequenz bzw. Span-zu-Span-Zeit, um beispielsweise aus diesen statistischen Informationen, die beispielsweise aus einer Probebohrung resultieren, Grenzwerte für den Vergleich der aufgenommenen Signale oder daraus abgeleiteter Informationen bei zukünftigen Bohrungen bereitstellen zu können und anhand dieser sodann gespeicherten Werte, die aus diesen statistischen Informationen resultieren, eine Bohrvorrichtung zu steuern oder zu regeln bzw. zu stoppen.It may also be provided in a development of the method, that of the structure-borne sound sensor recorded signals or information derived therefrom store and / or statistically evaluate, such an evaluation both already during and particularly preferably be carried out following a bore can. For example, in the statistical evaluation, a frequency distribution be created with regard to the Spanmasse and / or amplitude of the recorded signal and / or the chip frequency or chip-to-chip time, for example, from these statistical information, for example, from a test hole result, limits for the comparison of the recorded signals or derived therefrom Information at future To provide drilling holes and from these then stored values resulting from these statistical Information will result in controlling a boring device or to regulate or stop.

Die Ermittlung der Spanmasse eines jeden einzelnen Spans, welcher auf ein Prallelement auftrifft, kann dabei beispielsweise aus der Höhe der Signalspitzen erfolgen, da Späne mit einer höheren Masse ein höheres elektrisches Signal, d. h. im Wesentlichen einen Körperschall mit höherer Amplitude erzeugen als Späne mit einer kleineren Masse.The Determination of the span of each individual chip, which auf a baffle hits, for example, from the height of the signal peaks done, because chips with a higher mass a higher one electrical signal, d. H. essentially a structure-borne noise with higher Generate amplitude as chips with a smaller mass.

Eine tatsächliche Zuordnung der realen Masse zur Höhe des Signals ist dabei konkret durch eine Vergleichsmessung bzw. Eichmessung möglich.A actual Assignment of the real mass to the height The signal is thereby concretely by a comparison measurement or Calibration possible.

Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Geschwindigkeit des Kühlschmiermittels bzw. auch der Späne auf dem Prallelement ermittelt wird aus dem an sich bekannten Durchfluss des Kühlschmiermittels, der durch die Bohrvorrichtung gegeben ist und dem bekannten Austrittsquerschnitt, der dem Kühlschmiermittel zusammen mit den Spänen zwischen dem Bohrer, insbesondere Einlippenbohrer und der Bohrungswandung zur Verfügung steht.This can be done, for example, that the speed of the Coolant or also the chips on the baffle element is determined from the known flow the cooling lubricant, which is given by the drilling device and the known outlet cross section, the the cooling lubricant along with the chips between the drill, in particular single-lip drill and the bore wall is available.

Bei einem Einlippenbohrer ergibt sich diese insbesondere aus dem Querschnitt der Sickenfläche, die sich über die gesamte Bohrlänge eines Einlippenbohrers auf dessen Oberfläche erstreckt. In Kenntnis der so berechneten Geschwindigkeit sowohl des Kühlschmiermittels als auch der damit mitgeführten Späne als auch einer Information über das gesamte, während einer Bohrung abgetragene Material, welches aus dem Bohrungsquerschnitt und der Bohrungstiefe anhand der Materialdichte ermittelt werden kann, besteht insoweit eine Eichungsmöglichkeit als dass während der gesamten Bohrzeit das elektrische Signal, welches auf die Späne zurückzuführen ist, aufintegriert wird und somit ein Signal für die während dieser Zeit übertragenen Impulse repräsentiert.at a single-lip drill this results in particular from the cross section the bead area, the over the entire drill length of a single-lip drill on the surface thereof. In knowledge of so calculated speed of both the cooling lubricant and the with it brought chips as well an information about the entire while a bore removed material, which from the bore cross section and the hole depth are determined based on the material density If so, there is a calibration option as that during the total drilling time the electrical signal due to the chips, is integrated and thus a signal for the transmitted during this time Represents impulses.

Da die Gesamtmasse und weiterhin aus der eingangs genannten ermittelten Information über die Geschwindigkeit die Höhe des Gesamtimpulses bekannt ist, der mit den Spänen übertragen wurde, kann somit aus dem Integral eines einzelnen Pulses und somit im Wesentlichen aus der Information seiner Höhe, da dessen Abfallzeit grundsätzlich bekannt ist, eine Information über den Impuls des jeweiligen auftreffenden Spans erhalten werden und damit aufgrund der bekannten Geschwindigkeit auch seiner Masse.There the total mass and further determined from the aforementioned information about the speed the height of the total momentum transmitted with the chips can thus from the integral of a single pulse and thus essentially from the information of his height, since its fall time basically is known, information about receive the impulse of the respective impinging chip and so due to the known speed of its mass.

Es besteht somit während des Bohrverfahrens die Möglichkeit, die Massen der einzelnen Späne zu registrieren und der eingangs genannten statistischen Auswertung zu unterziehen.It thus exists during the drilling process the possibility the masses of individual chips to register and the aforementioned statistical evaluation to undergo.

Um weiterhin zu erzielen, dass ein sauberes Signal am Körperschallsensor abgegriffen werden kann, kann es in einer bevorzugten Weiterbildung eines Spandetektors vorgesehen sein, dass der Körperschallsensor auf der Oberfläche des Prallelementes montiert ist, insbesondere in einem genügenden Abstand zur Auftrefffläche der Späne, um ein direktes Auftreffen von Spänen auf den Körperschallsensor zu vermeiden, wobei es weiterhin auch vorgesehen sein kann, den Körperschallsensor durch ein Schutzelement abzuschirmen, welches den Körperschallsensor sowohl vor direkt auftreffenden Spänen als auch vor auftreffenden Kühlschmiermittel schützt.Around continue to achieve that a clean signal on the structure-borne sound sensor It can be tapped, it can be in a preferred development a spand detector be provided that the structure - borne sound sensor on the surface of Impingement element is mounted, in particular at a sufficient distance to the impact area the chips, to a direct impact of chips on the structure-borne sound sensor avoid, where it may continue to be provided, the structure-borne sound sensor shielded by a protective element which the structure-borne sound sensor both from directly impacting chips and from impinging coolant protects.

Bevorzugt ist es weiterhin vorgesehen, einen erfindungsgemäßen Spandetektor, der im Wesentlichen das Prallelement, insbesondere eine Prallplatte und den daran angeordneten Körperschallsensor umfasst, im Spanraum zwischen Werkstück und Spannhülse, insbesondere zwischen einer Bohrbuchse und Spannhülse, anzuordnen. Hierbei kann es grundsätzlich in einer Ausführungsform auch vorgesehen sein, ein Prallelement nicht durch ein separates einzusetzendes Element auszubilden, sondern durch eine Wandung des Spanraums, die ohnehin in einer Bohrvorrichtung vorhanden ist.Prefers it is further provided, a spandation detector according to the invention, which is substantially the impact element, in particular a baffle plate and arranged thereon Structure-borne sound sensor comprises, in the chip space between the workpiece and clamping sleeve, especially between a drill bushing and clamping sleeve to arrange. This can basically in one embodiment also be provided, a baffle not by a separate Form to be inserted element, but by a wall of the Spanraums, which is already present in a drilling device.

Eine Elektronik zur Durchführung beispielsweise der eingangs genannten Filterungen, gegebenenfalls auch Verstärkungen, der Abtastung sowie auch Speicherung und gegebenenfalls auch der statistischen Auswertung, kann dem Körperschallsensor des Spandetektors nachgeordnet sein und beispielsweise in einer Datenverarbeitungsanlage realisiert sein. Es besteht hier die Möglichkeit, mit dieser Elektronik das Eingangssignal des Körperschallsensors, z. B. in Zeitschlitzen zu erfassen und aufzubereiten und hierbei unmittelbar dieses Signal oder daraus gewonnene Informationen bereitzustellen für eine Steuerung oder Regelung einer Bohrvorrichtung und insbesondere einer Einlippenbohrvorrichtung, um somit eine Steuerung oder Regelung in Abhängigkeit dieser Signale oder Informationen durchführen zu können.A Electronics for implementation For example, the above-mentioned filters, if necessary also reinforcements, the sampling as well as storage and possibly also the statistical evaluation, can the structure-borne sound sensor of the spand detector be downstream and, for example, in a data processing system be realized. There is a possibility here with this electronics the input signal of the structure-borne sound sensor, z. B. in time slots and prepare and this directly to provide this signal or information derived therefrom for one Control or regulation of a drilling device and in particular a Single-lip drilling device, thus providing a control or regulation dependent on to be able to carry out these signals or information.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Es zeigen:preferred versions The invention are illustrated in the figures. Show it:

1 eine Bohrvorrichtung mit einem Spandetektor der erfindungsgemäßen Art zur Durchführung des Verfahrens 1 a drilling device with a spanded detector of the type according to the invention for carrying out the method

2 eine beispielhafte Signaldarstellung der elektrischen Signale, die bei der Durchführung des Verfahrens gewonnen werden 2 an exemplary signal representation of the electrical signals that are obtained in the implementation of the method

3 eine statistische Verteilung der Span-zu-Span-Zeit bzw. der Spanfolgefrequenz 3 a statistical distribution of the span-to-span time and the Spanfolgefrequenz

4 eine statistische Verteilung der Signalamplituden und damit der Impulse bzw. Massen der erfassten Späne 4 a statistical distribution of the signal amplitudes and thus the pulses or masses of the detected chips

Die 1 zeigt in der Übersicht eine Vorrichtung, umfassend einen erfindungsgemäßen Spandetektor, wobei hier zu erkennen ist, dass in einer Spannhülse 1 einer ansonsten nicht weiter gezeigten Bohrvorrichtung, ein Einlippenbohrer 2 eingespannt ist, wobei in Pfeilrichtung Tiefbohröl 3 bzw. allgemein Kühlschmiermittel durch die Spannhülse und durch das Innere des Einlippenbohrers 2 zu dessen Bohrkopf 4 zugeführt wird. Das Kühlschmiermittel kann an der Austrittsöffnung im Bohrkopf austreten und somit für eine ausreichende Schmierung und Kühlung des Bohrgrundes und des Einlippenbohrers 2 beitragen. Geführt über die auf der Oberfläche des Einlippenbohrers 2 dargestellte sickenförmige Vertiefung 5 kann das Kühlschmiermittel 3 zusammen mit Spänen 6 austreten und die Bohrung im Werkstück 7 verlassen.The 1 shows an overview of a device comprising a spandrel detector according to the invention, wherein it can be seen here that in a clamping sleeve 1 an otherwise not shown drilling device, a single-lip drill 2 is clamped, in the direction of arrow deep drilling oil 3 or generally cooling lubricant through the clamping sleeve and through the inside of the single-lip drill 2 to the drill head 4 is supplied. The coolant can on emerge from the outlet opening in the drill head and thus for adequate lubrication and cooling of the bottom and the Einlippenbohrers 2 contribute. Guided over on the surface of the single-lip drill 2 shown bead-shaped depression 5 can the coolant 3 along with chips 6 leak out and the hole in the workpiece 7 leave.

Dabei ist hier eine Ausführung gezeigt, bei der der Einlippenbohrer 2 durch eine Anbohrbuchse 8 an das Werkstück 7 angesetzt wird, um den Bohrer 2 zu führen beim ersten Anbohren. Alternativ ist es hier ebenso möglich, zunächst eine Pilotbohrung zu setzen und dann erst den Bohrvorgang mit einem Einlippenbohrer fortzuführen. In einem solchen Fall kann die hier dargestellte Anbohrbuchse 8 auch entfallen.Here, an embodiment is shown in which the single-lip drill 2 through a tapping bush 8th to the workpiece 7 is set to the drill 2 to lead at the first drilling. Alternatively, it is also possible here to first set a pilot hole and then continue the drilling process with a single-lip drill. In such a case, the tapping bush shown here can 8th also omitted.

Erfindungsgemäß ist es hier vorgesehen, dass um den Einlippenbohrer 2 in dem hiergezeigten Spänekasten 14 ein Prallelement 9 angeordnet ist, welches eine Bohrung 10 aufweist, durch die der Einlippenbohrer 2 hindurchgeführt ist. Die Ausschnittsdarstellung 1a zeigt dabei schematisch das Auftreffen von Spänen und Kühlschmiermittel in einem im Wesentlichen kreisförmigen Bereich 9a des Prallelementes 9, der um den Einlippenbohrer 2 herum angeordnet ist. Durch das Auftreffen sowohl des Kühlschmiermittels 3 als auch der Späne 6, die mit diesem mitgeführt werden, wird ein jeweiliger Impuls auf das Prallelement 9 übertragen, welches beispielsweise keramisch oder aus Glas ausgebildet sein kann, so dass in dem Prallelement Körperschallwellen entstehen, die sich wie durch die Pfeile in der 1a dargestellt ausbreiten.According to the invention, it is provided here that around the single-lip drill 2 in the chip box shown here 14 a baffle element 9 is arranged, which is a bore 10 through which the single-lip drill 2 passed through. The clipping view 1a shows schematically the impact of chips and cooling lubricant in a substantially circular area 9a of the impact element 9 that around the single-lip drill 2 is arranged around. By the impact of both the cooling lubricant 3 as well as the chips 6 , which are carried along with this, is a respective impulse to the baffle element 9 transferred, which may be formed, for example, ceramic or glass, so that in the baffle structure-borne sound waves arise, as shown by the arrows in the 1a spread out.

Der Körperschall erreicht daraufhin einen Körperschallsensor 11, der in einem Abstand zu der Auftreffregion 9a an dem Prallelement, insbesondere auf dessen Oberfläche befestigt ist und den empfangenen Körperschall in ein elektrisches Signal wandelt. Beispielsweise durch einen Kabelanschluss, welcher hier nicht näher dargestellt ist, kann das elektrische Signal vom Körperschallsensor 11 abgenommen und z. B. mit einer Datenverarbeitungsanlage einer weiteren Aufbereitung/Auswertung zugeführt werden, wie beispielsweise der im allgemeinen Teil der Beschreibung beschriebenen Filterung, gegebenenfalls Verstärkung statistischer Auswertungen sowie Steuerung oder Regelung der Bohrvorrichtung.The structure-borne noise then reaches a structure-borne sound sensor 11 that is at a distance to the impact area 9a is attached to the baffle, in particular on its surface and converts the received structure-borne noise into an electrical signal. For example, by a cable connection, which is not shown here in detail, the electrical signal from the structure-borne sound sensor 11 removed and z. B. with a data processing system of a further processing / evaluation are supplied, such as the filtering described in the general part of the description, optionally amplification of statistical evaluations and control or regulation of the drilling device.

Es ist hier weiterhin erkennbar, dass ein Spritzschutz 12 vorgesehen ist, der verhindert, dass sowohl Kühlschmiermittel als auch Späne 6 auf direktem Wege an den Körperschallsensor 11 anschlagen und hierdurch gegebenenfalls das Messergebnis verfälschen. Der Spandetektor, der hier im Wesentlichen durch das flächige Prallelement 9 (Prallplatte) und den daran angeordneten Körperschallsensor 11 ausgebildet ist, kann hier beispielsweise mittels eines Befestigungsbleches 13 in dem sogenannten Spänekasten 14 einer Tiefbohrvorrichtung angeordnet sein.It is further evident here that a splash guard 12 is provided, which prevents both cooling lubricant and chips 6 directly to the structure-borne sound sensor 11 strike and thereby possibly falsify the measurement result. The Spandetektor, here essentially by the flat baffle element 9 (Baffle plate) and the structure-borne sound sensor arranged thereon 11 is formed, can here for example by means of a mounting plate 13 in the so-called chip box 14 a Tiefbohrvorrichtung be arranged.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die hier dargestellte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens hat den besonderen Vorteil, dass aufgrund der Impulsübertragung, die dem Verfahren zugrunde liegt und der damit einhergehenden Körperschallerzeugung, ein hochempfindliches Verfahren bereitgestellt wird, mit dem auch Späne kleinster Massen detektiert werden können und somit auch besonders kleine Bohrungen von Durchmessern kleiner 4 mm kontinuierlich überwacht werden können.The inventive method or the device shown here for carrying out this Method has the particular advantage that due to the momentum transfer, underlying the method and the concomitant structure-borne sound generation, a highly sensitive method is provided, with which as well Chips of the smallest masses can be detected and thus also very small holes of diameters smaller 4 mm continuously monitored can be.

Das Verfahren hat unter Einsatz der hier dargestellten Vorrichtung darüber hinaus auch den Vorteil, dass nicht nur die Span-zu-Span-Zeiten überwacht werden können, sondern insbesondere auch die Spanmassen selbst durch eine vorherige Kalibrierung, wie im allgemeinen Teil beschrieben, um auch ungünstige Spanformen/Spanmassen während des Bohrprozesses erkennen zu können und so einen sich ankündigenden Spänestau zu vermeiden. Das Verfahren trägt somit in Verbindung mit der Vorrichtung dazu bei, sichere Tiefbohrungen durchzuführen und damit eine hohe Oberflächenqualität der Bohrwandungen zu erzielen, da sich ankündigende Spänestaus sicher erkannt und vermieden werden können. So kann z. B. die Signalhöhe als Maß für die Spanmasse überwacht werden und bei einem Überschreiten und/oder Unterschreiten eines gespeicherten Grenzwertes die Vorrichtung in Abhängigkeit hiervon gesteuert/geregelt werden.The Method has in addition using the device shown here also the advantage that not only the span-to-span times are monitored can be but especially the Spanmassen even by a previous one Calibration, as described in the general part, to avoid unfavorable chip forms / chip masses during the To recognize drilling process and so announcing oneself chip congestion to avoid. The procedure bears Thus, in conjunction with the device to, safe deep wells perform and thus a high surface quality of the Bohrwandungen to achieve, as announcing chip jams can be reliably detected and avoided. So z. B. monitors the signal level as a measure of the Spanmasse be and when crossing and / or falls below a stored limit, the device depending on this be controlled / regulated.

Die 2 zeigt in der Übersicht das elektrische Signal, welches durch den Körperschallsensor bereitgestellt wird und welches den jeweiligen Körperschallwellen entspricht, die durch die Späne bzw. das Kühlschmiermittel erzeugt werden. Erkennbar ist hier, dass auf einem Untergrundrauschen, welches im Wesentlichen durch die Schmiermittelflüssigkeit gegeben ist, sich deutliche Signalspitzen abzeichnen von unterschiedlicher Höhe, wobei diese Signalspitzen jeweiligen auftreffenden Spänen und die damit einhergehenden Körperschallsignale repräsentieren. Die verschiedenen Höhen entsprechen dabei verschieden starken Amplituden des Körperschalls und damit unterschiedlichen übertragenen Impulsen, insoweit also unmittelbar, da die Geschwindigkeit der Späne im Kühlschmiermittel konstant ist, die Masse der Späne. Der Abstand der Späne repräsentiert hier die Span-zu-Span-Zeit bzw. die Spanfrequenz und kann darüber hinaus ebenso Aufschluss geben über sich ankündigende Spänestaus.The 2 shows in the overview of the electrical signal which is provided by the structure-borne sound sensor and which corresponds to the respective structure-borne sound waves, which are generated by the chips or the cooling lubricant. It can be seen here that on a background noise, which is essentially given by the lubricant liquid, significant signal peaks are apparent from different heights, these signal peaks represent respective incident chips and the accompanying structure-borne noise signals. The different heights correspond to different strong amplitudes of structure-borne noise and thus different transmitted pulses, in so far therefore directly, since the speed of the chips in the cooling lubricant is constant, the mass of the chips. The spacing of the chips here represents the span-to-span time or the chip frequency and, moreover, can also provide information about imminent chip jams.

3 zeigt beispielhaft eine Auswertung der Span-zu-Span-Zeit und deren zeitliche Verteilung in einem Histogramm. Auch aus einem solchen Histogramm kann eine Information über die Bohrgüte gewonnen werden, bzw. können auch Vergleichwerte ermittelt und gespeichert werden, die einem späteren Bohrprozess zum Zweck der Steuerung/Regelung zugrunde gelegt werden, beipielsweise durch Ermittelung von Maximum und/oder Minumun und/oder Mittelwert. 3 shows an example of an evaluation of the span-to-span time and their temporal distribution in a histogram. Also from such a histo gramme can be obtained information about the Bohrgüte, or also comparative values can be determined and stored, which are based on a later drilling process for the purpose of control / regulation, for example by determining the maximum and / or minumun and / or mean.

4 zeigt darüber hinaus eine statistische Verteilung und damit ein Histogramm der entstehenden Amplituden bei den Körperschallsignalen. Dieses Histogramm repräsentiert damit gleichsam die Verteilung der Spänemassen, die während des Bohrprozesses entstanden sind. Auch hieraus können Vergleichwerte ermittelt und gespeichert werden, die einem späteren Bohrprozess zum Zweck der Steuerung/Regelung zugrunde gelegt werden, beipielsweise durch Ermittelung von Maximum und/oder Minumun und/oder Mittelwert. 4 also shows a statistical distribution and thus a histogram of the resulting amplitudes in the structure-borne sound signals. This histogram thus represents, as it were, the distribution of chips produced during the drilling process. Also from this comparison values can be determined and stored, which are used as a basis for a later drilling process for the purpose of control / regulation, for example by determining the maximum and / or minimum and / or mean value.

Die Histogramme, wie sie beispielsweise den 3 und 4 zu entnehmen sind, können dabei die Grundlage bieten für Schwellwerte, die einer Steuerung oder Regelung einer Bohrvorrichtung zugrunde gelegt werden können. Beispielsweise kann aus der Signalspitze oder allgemein aus der Verteilung der Span-zu-Span-Zeit, wie sie in der 3 erkennbar ist, eine mittlere gewünschte Spanfolgezeit abgeleitet werden, um sodann bei einem Überschreiten einer so festgelegten Spanfolgezeit auf einen Spänestau rückschließen zu können.The histograms, such as the 3 and 4 can be found here, provide the basis for thresholds that can be based on a control or regulation of a drilling device. For example, from the signal peak or generally from the distribution of the chip-to-chip time, as shown in the 3 It can be seen, a mean desired Spanfolgezeit be derived in order then to be able to conclude on a chip accumulation when exceeding a so-defined chip following time.

Claims (15)

Verfahren zur Durchführung von Tiefbohrungen mit einem Einlippenbohrer (2), bei welchem Kühlschmierstoff (3) durch das Innere eines Einlippenbohrers (2) zu dessen Bohrkopf (4) zugeführt wird und der Kühlschmierstoff (3) als Flüssigkeitsstrahl zusammen mit Spänen (6), die vom Bohrlochgrund abgetragen werden, aus dem Bohrloch austritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrahl mit den Spänen (6) auf ein Prallelement (9) auftrifft und in diesem Prallelement (9) durch die auftreffende Flüssigkeit und die Späne (6) Körperschallwellen erzeugt werden, die sich im Prallelement (9) ausbreiten und mittels wenigstens eines am Prallelement (9) befestigten Körperschallsensors (11) erfasst und in ein elektrisches Signal gewandelt werden, insbesondere wobei in Abhängigkeit dieses Signals eine Bohrvorrichtung zum Antrieb des Einlippenbohrers (2) gesteuert und/oder geregelt wird.Method for performing deep drilling with a single-lip drill ( 2 ), in which cooling lubricant ( 3 ) through the interior of a single-lip drill ( 2 ) to the drill head ( 4 ) and the cooling lubricant ( 3 ) as liquid jet together with chips ( 6 ), which are removed from the borehole bottom, emerging from the borehole, characterized in that the liquid jet with the chips ( 6 ) on a baffle element ( 9 ) and in this baffle element ( 9 ) by the impinging liquid and chips ( 6 ) Structure-borne sound waves are generated, which in the baffle element ( 9 ) and by means of at least one of the baffle element ( 9 ) attached structure-borne sound sensor ( 11 ) are detected and converted into an electrical signal, in particular wherein, depending on this signal, a drilling device for driving the Einlippenbohrers ( 2 ) is controlled and / or regulated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Auftreffen der Späne (6) Körperschall zumindest überwiegend in einem ersten Frequenzbereich und durch den Kühlschmierstoff (3) Körperschall zumindest überwiegend in einem zweiten Frequenzbereich, insbesondere im Bereich kleinerer Frequenzen, erzeugt wird.A method according to claim 1, characterized in that by the impact of the chips ( 6 ) Structure-borne noise at least predominantly in a first frequency range and by the cooling lubricant ( 3 ) Structure-borne sound is generated at least predominantly in a second frequency range, in particular in the range of lower frequencies. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die auftreffenden Späne (6) im Prallelement (9) insbesondere transversale Körperschallwellen mit einer Frequenz zumindest überwiegend in einem Bereich von 200 kHz bis 500 kHz erzeugt werden und/oder durch den auftreffenden Kühlschierstoff (3) im Prallelement (9) insbesondere transversale Körperschallwellen in einem Frequenzbereich kleiner gleich 150 kHz erzeugt werden.A method according to claim 2, characterized in that by the impinging chips ( 6 ) in the impact element ( 9 ) transversal structure-borne sound waves with a frequency at least predominantly in a range of 200 kHz to 500 kHz are generated and / or by the impinging cooling lubricant ( 3 ) in the impact element ( 9 ) in particular transversal structure-borne sound waves in a frequency range less than or equal to 150 kHz are generated. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem elektrischen Signal des Körperschallsensors (11) als Nutzsignal die Frequenzanteile in dem ersten Frequenzbereich verwendet werden, insbesondere Frequenzen kleiner 200 KHz, bevorzugt auch größer 500 kHz ausgefiltert und verworfen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the electrical signal of the structure-borne sound sensor ( 11 ) are used as a useful signal, the frequency components in the first frequency range, in particular frequencies smaller than 200 kHz, preferably also greater than 500 kHz filtered out and discarded. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal gleichgerichtet, gemittelt und kontinuierlich, insbesondere mit einer Abtastrate von mehreren 10 kHz, bevorzugt 60 kHz, erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical signal is rectified, averaged and continuously, in particular with a sampling rate of several 10 kHz, preferably 60 kHz is detected. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Höhe der Peaks im elektrischen Signal die Masse der auftreffenden Späne (6) ermittelt wird und/oder aus dem zeitlichen Abstand der Peaks die Spanfolgefrequenz ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the height of the peaks in the electrical signal, the mass of the impacting chips ( 6 ) is determined and / or from the time interval of the peaks, the clamping frequency is determined. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des elektrischen Signals und/oder daraus ermittelter Informationen eine Bohrvorrichtung gesteuert und/oder geregelt wird, insbesondere bei Über-/Unterschreiten von gespeicherten Grenzwerten die Bohrvorrichtung gestoppt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that depending on electrical signal and / or information determined therefrom Drilling device is controlled and / or regulated, especially in case of exceeding / falling below of stored limits, the drilling device is stopped. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die von dem Körperschallsensor (11) erfassten Signale gespeichert und statistisch ausgewertet werden, insbesondere im Anschluß an eine Bohrung.Method according to one of the preceding claims, characterized in that that of the structure-borne sound sensor ( 11 ) recorded signals and evaluated statistically, in particular following a bore. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der statistischen Auswertung Häufigkeitsverteilungen bzgl. der Spanmasse und/oder Amplitude des Signals und/oder der Spanfrequenz/Span-zu-Span-Zeit erstellt werden.Method according to claim 8, characterized in that that in the statistical evaluation frequency distributions regarding. the Spanmasse and / or amplitude of the signal and / or the chip frequency / chip-to-chip time are created. Spandetektor einer Einlippenbohrvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Prallelement (9) mit einer Ausnehmung (10) umfasst, durch welche ein Einlippenbohrer (2) hindurchführbar ist, mit einem Auftreffbereich (9a) für Bohrspäne (6) mitführendes Kühlschmiermittel (3), der um die Ausnehmung (10) angeordnet ist, wobei an dem Prallelement (9) beabstandet zur Ausnehmung (10) ein Körperschallsensor (11) befestigt ist, mit dem Körperschallwellen erfassbar und in ein elektrisches Signal wandelbar sind, die durch auftreffende Späne (6) und Kühlschmiermittel (3) im Prallelement (9) erzeugbar sind.Spandetektor a Einlippenbohrvorrichtung, characterized in that it comprises a baffle element ( 9 ) with a recess ( 10 ), through which a single-lip drill ( 2 ) is guided, with an impact area ( 9a ) for drilling chips ( 6 ) carrying coolant ( 3 ) around the recess ( 10 ) is arranged, wherein at the baffle element ( 9 ) spaced from the recess ( 10 ) a structure-borne sound sensor ( 11 ) is attached to the body sound waves can be detected and converted into an electrical signal that can be generated by impinging chips ( 6 ) and cooling lubricants ( 3 ) in the impact element ( 9 ) are producible. Spandetektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallelement (9) als eine Platte aus Keramik oder Glas ausgebildet ist.Spandetector according to claim 10, characterized in that the impact element ( 9 ) is formed as a plate made of ceramic or glass. Spandetektor nach einem der vorherigen Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Körperschallsensor (11) auf der Oberfläche des Prallelementes (9) montiert ist, insbesondere wobei der Körperschallsensor (11) durch ein Schutzelement (12) von Kühlschmiermittel (3) und/oder Spänen (6) abgeschirmt ist.Spandetector according to one of the preceding claims 10 or 11, characterized in that the structure-borne sound sensor ( 11 ) on the surface of the baffle element ( 9 ), in particular wherein the structure-borne sound sensor ( 11 ) by a protective element ( 12 ) of cooling lubricant ( 3 ) and / or chips ( 6 ) is shielded. Spandetektor nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er im Spanraum (14) zwischen Werkstück (7) und Spannhülse (1), insbesondere zwischen einer Bohrbuchse (8) und Spannhülse (1) angeordnet ist.Spandetector according to one of the preceding claims 10 to 12, characterized in that it is in the chip space ( 14 ) between workpiece ( 7 ) and clamping sleeve ( 1 ), in particular between a drill bush ( 8th ) and clamping sleeve ( 1 ) is arranged. Spandetektor nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallelement (9) durch eine Wandung des Spanraumes (14) ausgebildet ist.Spandetector according to one of the preceding claims 10 to 13, characterized in that the impact element ( 9 ) through a wall of the chip space ( 14 ) is trained. Spandetektor nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Körperschallsensor (11) eine Elektronik zur Verarbeitung des aufgenommenen Signals nachgeordnet ist, insbesondere die ein Eingangssignal/eine Eingangsinformation bereitstellt für eine Steuerung/Regelung einer Einlippenbohrvorrichtung in Abhängigkeit dieses Eingangssignals/dieser Eingangsinformationen und/oder mit der statistische Auswertungen durchführbar sind.Spandetector according to one of the preceding claims 10 to 14, characterized in that the structure-borne sound sensor ( 11 ) is arranged downstream of an electronics for processing the recorded signal, in particular an input signal / an input information provides for a control / regulation of a single-lip drilling device in response to this input signal / this input information and / or feasible with the statistical evaluations.