DE102013021413B4

DE102013021413B4 - Verfahren zur Kühlmittelversorgung und korrespondierende Werkzeugversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013021413B4
Application number: DE102013021413.0A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: DE102013021413A1

Abstract

Verfahren zur Kühlmittelversorgung wenigstens eines Werkzeugs (3, 3'), wobei das wenigstens eine Werkzeug (3, 3') mit einer Kühlmittelversorgungsvorrichtung (1) über eine p/Q-geregelte Pumpe (2, 2') mit Kühlmittel versorgt wird, wobei die Pumpe (2, 2') ausgangsseitig einen Primärdruck (pV1) bereitstellt und an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') einen Arbeitsdruck (pist) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Befüllphase (I) die Kühlmittelversorgungsvorrichtung (1) druckgesteuert betrieben wird, bis der Arbeitsdruck (pist) an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') einen Arbeitsschwellwert (26) erreicht oder überschreitet, und dass nach Abschluss der Befüllphase (I) in einer Betriebsphase (III) ein der Pumpe (2, 2') nachgeschaltetes Stromregelventil (7, 7') aktiviert wird, um an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') eine konstante Betriebs-Kühlmittelmenge (28) zu fördern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlmittelversorgung wenigstens eines Werkzeugs, wobei das wenigstens eine Werkzeug mit einer Kühlmittelversorgungsvorrichtung über eine p/Q-geregelte Pumpe mit Kühlmittel versorgt wird, wobei die Pumpe ausgangsseitig einen Primärdruck bereitstellt und an dem wenigstens einen Werkzeug einen Arbeitsdruck erzeugt.
Die Erfindung betrifft weiter eine Werkzeugversorgungsvorrichtung mit einer p/Q-geregelten Pumpe zur Versorgung wenigstens eines Werkzeugs mit Kühlmittel.
Es ist bekannt, Werkzeuge während des Bohr- oder sonstigen Bearbeitungsvorgangs mit Kühlmittel zu versorgen. Die vorliegende Erfindung geht von der an sich bekannten Versorgung über innenliegende Kanäle im Werkzeug aus. In DE 10 2011 013 151 A1 und DE 10 2006 052 602 A1 ist beschrieben, dass es vorteilhaft ist, das Kühlmittel mengengesteuert oder mengengeregelt zu fördern, um eine Werkzeugversorgungsvorrichtung energieeffizient zu betreiben. Gerade beim Tieflochbohren hat es sich herausgestellt, dass eine gewisse Zeit gewartet werden muss, bis ein stationärer oder stabiler Zustand im Betrieb erreicht ist.
Aus DE 10238203 A1 ist eine Werkzeugmaschine mit Minimalmengenschmierung bekannt, wobei eine Schmiermittelquelle eine steuerbare volumetrische Pumpe aufweist, deren Förderrate entsprechend dem Typ des in die Werkzeugaufnahme der Spindel eingesetzten Werkzeugs automatisch eingestellt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Kühlmittelversorgung wenigstens eines Werkzeugs den Prozess bis zum Erreichen einer stationären und/oder stabilen Betriebsphase zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass in einer Befüllphase die Kühlmittelversorgungsvorrichtung druckgesteuert betrieben wird, bis der Arbeitsdruck an dem wenigstens einen Werkzeug einen Arbeitsschwellwert erreicht oder überschreitet, und dass nach Abschluss der Befüllphase in einer Betriebsphase ein der Pumpe nachgeschaltetes Stromregelventil aktiviert wird, um an dem wenigstens einen Werkzeug eine konstante Betriebs-Kühlmittelmenge zu fördern. Der druckgesteuerte Betrieb kann so charakterisiert werden, dass der Primärdruck rückführungsfrei eingestellt oder vorgegeben wird. Von Vorteil ist dabei, dass die erforderliche Zeit bis zum Erreichen eines stationären Betriebszustandes verkürzbar ist. Von Vorteil ist weiter, dass nach der Befüllung und gegebenenfalls weiteren vorbereitenden Phasen oder Maßnahmen die Betriebsphase in einer Ressourcen schonenden Weise durchgeführt werden kann. Denn durch das aktivierte Stromregelventil ist eine benötigte Kühlmittelmenge genau einhaltbar. Kühlmittelmengen sind in dieser Beschreibung immer auf eine Zeiteinheit bezogen zu verstehen. In der Betriebsphase kann daher mengengeregelt gefördert werden. Es wird keine Energie verwendet, um den Primärdruck unnötig hoch zu halten. Das Ansteigen des Arbeitsdrucks zeigt an, dass das Kühlmittel an einer durch das wenigstens eine Werkzeug gebildeten Verengung angekommen ist und dass der Befüllvorgang somit abgeschlossen ist. Die Betriebsphase kann sich an die Befüllphase unmittelbar anschließen, oder es können weitere, beispielsweise vorbereitende, Phasen durchlaufen werden, bevor die Betriebsphase beginnt.
Generell kann der Arbeitsdruck als ein Druck charakterisiert werden, der am Werkzeug herrscht und mit einem beim Werkzeug angeordneten Drucksensor gemessen und/oder überwacht wird. Der Primärdruck kann als ein Druck charakterisiert werden, der direkt ausgangsseitig an der Pumpe herrscht und bevorzugt mit einem Regelkreis der p/Q-geregelten Pumpe einstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Befüllphase mit einem Befüllvorgang einer zumindest teilweise leeren Versorgungsleitung zu dem wenigstens einen Werkzeug beginnt. Von Vorteil ist dabei, dass die teilweise oder sogar vollständig entleerte Versorgungsleitung sehr schnell befüllbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Pumpe mit einem konstanten Primärdruck druckgesteuert betrieben wird. Bevorzugt wird ein Primärdruck vorgegeben oder eingestellt, der sich aus einem maximal zulässigen Druck an dem wenigstens einen Werkzeug ergibt. Somit kann ein bereits erwähntes Befüllen von Versorgungsleitungen schnell erfolgen. Dies ist beispielsweise bei Werkzeugwechseln von Vorteil und spart Zeit zum Umrüsten.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Stromregelventil in der Befüllphase geöffnet und/oder deaktiviert ist. Von Vorteil ist dabei, dass Verzögerungen in der Befüllphase vermeidbar sind. Vorzugsweise wird das Stromregelventil vollständig geöffnet, um dem Befüllvorgang einen Durchflusswiderstand entgegenzusetzen, der so klein wie möglich ist.
Umgekehrt kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass an dem Stromregelventil in der Betriebsphase gegenüber der Befüllphase ein verringerter Öffnungsquerschnitt eingestellt wird. Von Vorteil ist dabei, dass mit dem Stromregelventil eine Mengenregelung durchführbar ist. Die Verringerung des Öffnungsquerschnitts kann beispielsweise durch eine oder bei einer Aktivierung des Stromregelventils erfolgen. Bevorzugt ist der Öffnungsquerschnitt zur Mengenregelung variabel einstellbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung von möglicherweise eigenständiger erfinderischer Qualität kann vorgesehen sein, dass in der Betriebsphase eine Lastdruckrückführung zur Pumpe von einem Abgriffspunkt vor dem Stromregelventil auf einen Abgriffspunkt hinter dem Stromregelventil umgeschaltet wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein Bezugspunkt für die Lastdruckrückführung hinter das Stromregelventil verlagerbar ist, so dass bei aktiviertem Stromregelventil Kühlmittelverluste im Stromregelventil aufgrund von Undichtigkeiten keinen oder nur einen geringen Einfluss auf die Regelung des Primärdrucks haben. Durch die Verlegung der Lastdruckrückführung hinter das Stromregelventil kann der Druckabfall über dem Stromregelventil auf einen gewünschten Wert gehalten werden. Somit ist eine Mengenregelung von kleinsten Mengen auch mit einfacher Ventiltechnik, beispielsweise mit Schieberventilen, realisierbar.
Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass zu der Lastdruckrückführung nach dem Umschalten, also bei einer Rückführung vom Abgriffpunkt hinter dem Stromregelventil, eine einem Druckabfall über dem Stromregelventil entsprechenden Druckdifferenz addiert wird. Von Vorteil ist dabei, dass bei aktiviertem Stromregelventil ein gewünschter Druck hinter dem Stromregelventil einstellbar ist, ohne dass vor dem Stromregelventil unnötig hohe Drücke eingestellt werden müssen. Dies spart Energie beim Betrieb. Die Erfindung ermöglicht es somit zusätzlich, durch ein kontinuierliches Messen des Arbeitsdruckes einen Werkzeugbruch oder eine Werkzeugverstopfung zu erkennen.
Besonders günstig ist es hierbei, wenn die Lastdruckrückführung einen Regelungspunkt für den oder einen ausgangsseitig bereitgestellten Primärdruck beeinflusst. Somit ist eine p/Q-Regelung der Pumpe nutzbar, um Druckschwankungen – beispielsweise aufgrund von Durchflusswiderstandänderungen am Werkzeug – am wenigstens einen Werkzeug zu kompensieren. Die Rückführung an einen Regelungspunkt des Pumpenreglers ermöglicht auf besonders einfache Weise ein Addieren der genannten Druckdifferenz.
Alternativ oder zusätzlich kann hierbei oder bei einer Ausgestaltung von eigenständiger erfinderischer Qualität vorgesehen sein, dass bei der Lastdruckrückführung ein Maximaldruck aus an wenigstens zwei Werkzeugen anliegenden Arbeitsdrücken und/oder hinter wenigstens zwei Stromregelventilen anliegenden Lastdrücken gebildet wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine Versorgung von mehr als einem Werkzeug, beispielsweise von zwei, drei oder mehr als drei Werkzeugen, mit einem Regelkreis regelbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Primärdruck in der Betriebsphase gegenüber der Befüllphase angehoben ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein ausreichend hoher Druck am Stromregelventil bereitstellbar ist, um eine schnell ansprechende und nachregelnde Mengenregelung zu realisieren. Von Vorteil ist weiter, dass ein Druckabfall aufgrund einer Mengenregelung am Stromregelventil kompensierbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zu Beginn der Betriebsphase in einer Zuschaltphase zunächst der Primärdruck um eine Stufe erhöht und danach die oder eine Lastdruckrückführung zur Pumpe von einem Abgriffpunkt vor dem Stromregelventil auf einen Abgriffpunkt hinter dem Stromregelventil umgeschaltet wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein Einschwingen beim Wechsel auf die Mengenregelung reduzierbar oder verkürzbar ist. Von Vorteil ist weiter, dass ein Druckabfall über dem Stromregelventil auf einfache Weise im Regelkreis der Lastdruckrückführung berücksichtigbar ist, indem die korrespondierende Druckdifferenz zu einem Drucksignal der Lastdruckrückführung addiert wird. Günstig ist es, wenn der Primärdruck nach Aktivierung der Lastdruckrückführung um eine weitere Stufe auf den endgültigen Wert für die Betriebsphase erhöht wird. Bevorzugt wird die Zuschaltphase nach der Aktivierung des Stromregelventils durchgeführt. Somit kann die Mengenregelung der Betriebs-Kühlmittelmenge schnell einen stationären Zustand erreichen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in einer Lern- und/oder Prüfphase eine dem wenigstens einen Werkzeug zugeordnete Betriebs-Kühlmittelmenge ermittelt und/oder geprüft wird und dass nach Abschluss der Lern- und/oder Prüfphase in einer Betriebsphase ein der Pumpe nachgeschaltetes Stromregelventil aktiviert wird, um an dem wenigstens einen Werkzeug die Betriebs-Kühlmittelmenge zeitlich konstant zu fördern. Von Vorteil ist dabei, dass eine Betriebs-Kühlmittelmenge einstellbar und/oder überprüfbar ist, bevor in der Betriebsphase auf diese Betriebs-Kühlmittelmenge geregelt wird. Es kann somit eine Werkzeugversorgungseinrichtung, auf der das Verfahren ausgeführt wird, für ein neues Werkzeug oder für neue Werkzeuge eingerichtet werden oder es kann eine Funktionsfähigkeit des wenigstens einen Werkzeugs vor Benutzung geprüft werden. In der Betriebsphase ist somit die bereits beschriebene mengengeregelte Förderung realisierbar.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Lern- und/oder Prüfphase zwischen der Befüllphase und der Betriebsphase durchgeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Betriebs-Kühlmittelmenge bei befüllten Versorgungsleitungen gemessen werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in der Lern- und/oder Prüfphase druckgeregelt in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck (p_ist) betrieben wird. Von Vorteil ist dabei, dass stationäre oder konstante Bedingungen zur Messung der Betriebs-Kühlmittelmenge schaffbar sind.
Hierbei kann in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen sein, dass in der Lern- und Prüfphase der Primärdruck derart geregelt wird, dass der Primärdruck und der Arbeitsdruck eine vorgegebene Druckdifferenz aufweisen. Diese Druckdifferenz kann beispielsweise Null sein oder sich aus einem Druckabfall am Stromregelventil ergeben. Von Vorteil ist dabei, dass ein stationärer Zustand eines Fließverhaltens erreichbar ist, welcher die Messung der Betriebs-Kühlmittelmenge in einfacher Weise erlaubt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Betriebs-Kühlmittelmenge in der Lern- und/oder Prüfphase gemessen oder geprüft wird, wenn eine an dem wenigstens einen Werkzeug geförderte Kühlmittelmenge und/oder der Lastdruck konstante Werte annimmt/annehmen. Somit ist ein einfach überwachbares Kriterium gegeben, wann eine momentan geförderte Kühlmittelmenge als Betriebs-Kühlmittelmenge übernommen oder geprüft wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein Regelverhalten der Lern- und/oder Prüfphase in der Betriebsphase unverändert fortgesetzt wird, wenn die dem wenigstens einen Werkzeug zugeordnete Betriebs-Kühlmittelmenge unter einem vorgegebenen Wert liegt. Es ist somit eine Kleinstmengenförderung realisierbar, bei welcher eine Mengenregelung durch das Stromregelungsventil nicht sinnvoll ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass von der Befüllphase direkt in die Betriebsphase gewechselt wird, wenn nach einer vorgegebenen Zeitdauer der Arbeitsschwellwert nicht erreicht wird, wobei in der Betriebsphase eine vorgegebene Maximalmenge als Betriebs-Kühlmittelmenge eingestellt wird. Von Vorteil ist dabei, dass auch. Werkzeuge mit Großmengenversorgung betreibbar sind, bei denen – beispielsweise aufgrund von Kühlmittelkanälen im Werkzeug mit großem Öffnungsquerschnitt – die Pumpenförderleistung nicht ausreicht, um ein Ansteigen des Arbeitsdruckes über den Arbeitsschwellwert zu bewirken. Das System kann somit automatisch erkennen, dass keine Betriebs-Kühlmittelmenge eingelernt bzw. überprüft werden kann. Eine Lern- und/oder Prüfphase kann somit übersprungen werden, und es kann als Betriebs-Kühlmittelmenge ein voreingestellter Wert verwendet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung von möglicherweise eigenständiger erfinderischer Qualität kann vorgesehen sein, dass eine erste Förderleitung zu dem wenigstens einen Werkzeug verwendet wird, wenn die dem wenigstens einen Werkzeug zugeordnete Betriebs-Kühlmittelmenge über einem Schwellwert liegt, und dass automatisch zu einer zweiten Förderleitung zu dem wenigstens einen Werkzeug gewechselt wird, wenn die Betriebs-Kühlmittelmenge den Schwellwert unterschreitet, wobei in der ersten Förderleitung ein Durchflussmesser für einen oberen Messbereich und in der zweiten Förderleitung ein Durchflussmesser für einen unteren Messbereich angeordnet ist. Hierbei liegt der untere Messbereich zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, unterhalb von dem oberen Messbereich. Von Vorteil ist dabei, dass Durchflussmesser mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder Genauigkeiten verwendbar sind, um die Messbereiche abzudecken. Von Vorteil ist weiter, dass ein empfindlicher Durchflussmesser vor Beschädigungen schützbar ist. Bevorzugt erfolgt das Umschalten automatisch druck- oder mengenabhängig. Alternativ kann in der ersten Förderleitung statt des Durchflussmessers für den oberen Messbereich ein Druckregelventil angeordnet sein. Von Vorteil ist dabei, dass ein Druckregelventil geringere Beschaffungskosten aufweist als ein Durchflussmesser. Von Vorteil ist weiter, dass der konstruktive Aufwand verringerbar ist. Es hat sich herausgestellt, dass bei großen Fördermengen die Genauigkeit eines Durchflussmessers und/oder eine mit dem Durchflussmesser bewirkte Nachführung verzichtbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass mit der Pumpe ein Kühlmittelspeicher befüllt wird, wobei ein Betriebsdruck des Kühlmittelspeichers an die Pumpe rückgeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass aus dem Kühlmittelspeicher mehrere Werkzeuge versorgbar sind. Besonders günstig ist es, wenn die Mengenregelung der Betriebsphase an jedem Werkzeug mit einem individuell zugeordneten Stromregelventil erfolgt. Diese Stromregelventile können hierbei aus dem Kühlmittelspeicher gespeist sein. Es ist eine Entkopplung zwischen der gemeinsamen Pumpe und den jeweiligen Stromregelventilen erreichbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine, beispielsweise die bereits erwähnte, Lastdruckrückführung der Pumpe zugeführt wird. Somit ist der Primärdruck beeinflussbar.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine, beispielsweise die bereits erwähnte, Lastdruckrückführung einer dem Stromregelventil vorgeschalteten Druckwaage zugeführt wird. Diese Ausgestaltung ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die Pumpe einen Kühlmittelspeicher befüllt. Somit ist ein geregelter Druck an einem Eingang des oder jedes Stromregelventils bereitstellbar.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Werkzeugversorgungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art vorgesehen, dass ein Stromregelventil der Pumpe nachgeschaltet ist, dass das Stromregelventil deaktivierbar zur Bereitstellung eines konstanten Drucks an dem wenigstens einen Werkzeug und aktivierbar zur Bereitstellung einer konstanten Betriebs-Kühlmittelmenge an dem wenigstens einen Werkzeug ist und dass eine Aktivierungsvorrichtung zur Aktivierung des Stromregelventils, wenn ein Arbeitsdruck an dem wenigstens einen Werkzeug einen Arbeitsschwellwert erreicht oder überschreitet, eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Werkzeugversorgungsvorrichtung zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi automatisch umschaltbar ist. Beispielsweise ist bei deaktiviertem Stromregelventil ein Betriebsmodus ausführbar, bei welchem an dem wenigstens einen Werkzeug ein konstanter Arbeitsdruck angestrebt wird. Dies ist besonders günstig bei einer schnellen Befüllung von entleerten Versorgungsleitungen. Bei aktiviertem Stromregelventil ist beispielsweise ein Betriebsmodus ausführbar, bei welchem eine vorbestimmte, also beispielsweise eine zuvor gemessene oder eine vorgegebene, Betriebs-Kühlmittelmenge konstant an dem wenigstens einen Werkzeug gefördert wird. Die Umschaltbarkeit zwischen einem deaktiverten Stromregelventil und einem aktivierten Stromregelventil ermöglicht einen einfachen und schnellen Wechsel zwischen den Betriebsmodi. Somit sind Verfahren mit mehreren aufeinander folgenden Phasen ausführbar. Das Bereitstellen des konstanten Druckes kann beispielsweise druckgesteuert ohne Rückführung des tatsächlich herrschenden Arbeitsdruckes erfolgen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass dem Stromregelventil ein Durchflussmesser nachgeschaltet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Messung der tatsächlich geförderten Kühlmittelmenge und/oder ein Nachführen eines Öffnungsquerschnitts des Stromregelventils durchführbar ist.
Hierbei kann in einer vorteilhaften Weiterbindung vorgesehen sein, dass eine Steuerverbindung zwischen dem Durchflussmesser und dem Stromregelventil ausgebildet ist, um eine konstante Betriebs-Kühlmittelmenge an dem wenigstens einen Werkzeug zu fördern und/oder eine geförderte Kühlmittelmenge nachzuführen. Somit ist eine Mengenregelung eingerichtet. Eine Betriebs-Kühlmittelmenge ist somit konstant förderbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Regelungseinheit zur deaktivierbaren Regelung eines von der Pumpe ausgangsseitig bereitgestellten Primärdrucks auf den oder in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Kompensation eines Druckabfalls über dem Stromregelventil einrichtbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine Schalteinrichtung vorhanden ist, mit welcher eine Lastdruckrückführung von einem Abgriffspunkt vor dem Stromregelventil auf einen Abgriffspunkt hinter dem Stromregelventil umschaltbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Lastdruckrückführung im Betrieb umschaltbar ist, um einen Bezugspunkt für das Regelungsverhalten zu verändern. Die Vorteile einer umschaltbaren Lastdruckrückführung wurden bereits oben beschrieben.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Lastdruckrückführung nach Umschaltung auf den Abgriffspunkt mit einer einem Druckabfall über dem Stromregelventil entsprechenden Druckdifferenz additiv beaufschlagt ist. Somit sind ein Druckabfall über dem Stromregelventil und Verluste durch Leckagen im Stromregelventil einfach und im Betrieb energetisch günstig abbildbar.
Hierbei kann in einer vorteilhaften Weiterbindung vorgesehen sein, dass die Lastdruckrückführung der Pumpe oder einer dem Stromregelventil vorgeschalteten Druckwaage zugeführt ist. Eine Lastdruckrückführung an die Pumpe hat den Vorteil, dass eine Regelungsfunktion der Pumpe verwendbar ist. Eine Lastdruckrückführung an die Druckwaage hat den Vorteil, dass die Rückführung unabhängig von der Pumpe ausführbar ist. In diesem Fall können einfach mehrere Werkzeuge mit jeweils zugeordneter Lastdruckrückführung über eine gemeinsame Pumpe versorgt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine Lastdruckbildungsvorrichtung zur Bildung eines rückgeführten Lastdrucks aus an wenigstens zwei Werkzeugen anliegenden Arbeitsdrücken und/oder hinter wenigstens zwei Stromregelventilen anliegenden Lastdrücken eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass mehrerer Werkzeuge über eine gemeinsame Pumpe versorgbar sind und gleichzeitig eine Regelungsfunktion der Pumpe gemeinsam nutzbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung von eigenständiger erfinderischer Qualität kann vorgesehen sein, dass eine erste Förderleitung und eine zweite Förderleitung zu dem wenigstens einen Werkzeug geführt sind, wobei eine Umschalteinrichtung zu einem Umschalten von der ersten Förderleitung auf die zweite Förderleitung, wenn eine geförderte Betriebs-Kühlmittelmenge einen Schwellwert unterschreitet, eingerichtet ist und wobei in der ersten Förderleitung ein Durchflussmesser mit einem oberen Messbereich oder ein Druckregelventil und in der zweiten Förderleitung ein Durchflussmesser mit einem unteren Messbereich angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Messbereichsumschaltung oder eine Zuschaltung einer Durchflussmessung für kleine Kühlmittelmengen realisierbar ist. Somit ist die momentan geförderte Kühlmittelmenge genauer erfassbar. Der untere Messbereich kann ganz oder zumindest teilweise unterhalb des oberen Messbereichs angeordnet sein.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Pumpe an einen Kühlmittelspeicher angeschlossen ist, wobei ein Betriebsdruck des Kühlmittelspeichers an die Pumpe rückgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Puffer zwischen der Pumpe und dem wenigstens einen Werkzeug verfügbar ist. Dies ist besonders bei einer Versorgung von mehreren Werkzeugen aus einer gemeinsamen Pumpe vorteilhaft.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Überwachungsmittel zum Erkennen eines Erreichens einer zeitlich konstanten Wertes einer geförderten Kühlmittelmenge an dem wenigstens einen Werkzeug und/oder des Lastdrucks eingerichtet sind. Somit ist ein Zeitpunkt erkennbar, zu welchem eine aussagekräftige Messung der geförderten Kühlmittelmenge ausführbar ist. Somit sind weiter ein Abschluss eines Einschwingens und eine Bereitschaft für einen Einritt in eine normale Betriebsphase automatisch erkennbar.
Somit kann vorgesehen sein, dass die Regelungseinheit zum wahlweise Fördern nach wenigstens zwei Steuer- und/oder Regelverhalten aus der Gruppe von druckgesteuertes, druckgeregeltes und mengengeregeltes Fördern von Kühlmitteln zu dem wenigstens einen Werkzeug eingerichtet ist. Beispielsweise kann die Regelungseinheit zum wahlweise druckgesteuerten und druckgeregelten Fördern eingerichtet sein, um die Befüllphase und die Lern- und Prüfphase auszuführen. Alternativ oder zusätzlich kann die Regelungseinheit beispielsweise zum wahlweise druckgeregelten und mengengesteuerten Fördern eingerichtet sein, um die Lern- und Prüfphase und die Betriebsphase auszuführen. Besonders günstig ist es, wenn die Regelungseinheit zum wahlweise druckgesteuerten, druckgeregelten und mengengeregelten Fördern eingerichtet ist, um die Befüllphase, die Lern- und Prüfphase und die Betriebsphase auszuführen. Hierbei ermöglicht die Erfindung, zwischen den Steuer- und/oder Regelverhalten und zwischen den einzelnen Phasen anhand von vorgegebenen Kriterien automatisch zu wechseln.
Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugversorgungsvorrichtung kann dem Stromregelentil, insbesondere dem wenigstes einen Durchflussmesser, nachgeschaltet ein Hauptventil vorhanden sein. Von Vorteil ist dabei, dass die Werkzeugversorgungsvorrichtung vorspannbar oder vorgespannt betreibbar ist, um – beispielsweise nach einem Werkzeugwechsel – die Befüllphase überspringen zu können.
Besonders günstig ist es, wenn an der Werkzeugversorgungsvorrichtung Mittel zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf ein Verfahren gerichteten Ansprüche, ausgebildet sind.
Alternativ oder zusätzlich kann umgekehrt vorgesehen sein, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine erfindungsgemäße Werkzeugversorgungsvorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf eine Werkzeugversorgungsvorrichtung gerichteten Ansprüche, verwendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitstellbar ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.
Es zeigt jeweils als vereinfachter Schaltplan zur Erläuterung des Erfindungsprinzips
1 eine erfindungsgemäße Werkzeugversorgungsvorrichtung zur Versorgung eines Werkzeugs,
2 eine zweite erfindungsgemäße Werkzeugversorgungsvorrichtung, bei welcher mehr als ein Werkzeug aus einer gemeinsam genutzten Pumpe versorgt wird,
3 eine dritte erfindungsgemäße Werkzeugversorgungsvorrichtung, bei welcher mehrere Werkzeuge aus einem Kühlmittelspeicher versorgt werden,
4 einen zeitlichen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
5 einen Alternative zu 1, bei welcher der Durchflussmesser für den oberen Messbereich durch ein einfacheres Druckregelventil ersetzt ist.
1 zeigt einen Schaltplan einer im Ganzen mit 1 bezeichneten erfindungsgemäßen Werkzeugversorgungsvorrichtung.
Die Werkzeugversorgungseinrichtung 1 hat eine Pumpe 2, welche wenigstens ein Werkzeug 3 mit Kühlmittel versorgt.
Die Pumpe 2 ist hierbei beispielhaft als volumetrische Konstantpumpe ausgebildet, deren pro Zeiteinheit geförderte Kühlmittelmenge in an sich bekannter Weise über eine Exzentrizität einstellbar ist. Ein Pumpenregler 4 dient in an sich bekannter Weise zur Regelung der Pumpe 2, um eine p/Q-geregelte Pumpe zu bilden. Es sind auch andere Pumpentypen statt der Pumpe 2 als Regelpumpe verwendbar.
Die Pumpe 2 stellt an einem Ausgang 5 somit einen Primärdruck bereit. Dieser Primärdruck ist über ein Druckvorgabeventil 29 einstellbar. Der Primärdruck wird bei deaktivierter Schalteinrichtung 13 über einen ersten Zweig 30 einer Lastdruckrückführung 14 an den Pumpenregler 4 (bzw. 4') rückgeführt.
In einem Strömungspfad 6 zwischen der Pumpe 2 und dem versorgten Werkzeug 3 ist ein Stromregelventil 7 angeordnet. Das Stromregelventil 7 ist mit einer Aktivierungsvorrichtung 8 zwischen einem deaktivierten Zustand und einem aktivierten Zustand schaltbar. Im rechten Zeichnungsrand ist das Stromregelventil 7 vergrößert mit dem Innenaufbau gezeigt.
Im deaktivierten Zustand ist das Stromregelventil 7 vollständig geöffnet. Im aktivierten Zustand ist ein Öffnungsquerschnitt 36 des Stromregelventils 7 variabel einstellbar in Abhängigkeit von einem Ansteuerungssignal.
Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugversorgungsvorrichtung 1 wird das Stromregelventil 7 von einem Durchflussmesser 9 oder 10 angesteuert, um den Öffnungsquerschitt 36 des Stromregelventils 7 bei Abweichungen nachzuführen. Im Stromregelventil 7 ist in an sich bekannter Weise eine Druckwaage 37 ausgebildet, welche ein Druckabfall über dem Öffnungsquerschnitt 36 konstant einstellt. Somit wird an dem Werkzeug 3 im aktivierten Zustand des Stromregelventils 7 eine konstante Kühlmittelmenge pro Zeiteinheit bereitgestellt.
Im deaktivierten Zustand des Stromregelventils 7 wird der Primärdruck am Ausgang 5 an das Werkzeug 3 weitergegeben, so dass die Werkzeugversorgungsvorrichtung 1 bei deaktiviertem Stromregelventil 7 zur Bereitstellung eines konstanten Drucks an dem Werkzeug 3 eingerichtet ist.
Die Nachführung des Stromregelventils 7 im aktivierten Zustand durch den Durchflussmesser 9 bzw. 10 erfolgt durch eine nicht weiter dargestellte Steuerverbindung zwischen dem Durchflussmesser 9 beziehungsweise dem Durchflussmesser 10 einerseits und dem Stromregelventil 7 andererseits.
Eine Regelungseinheit 11 wertet den mit einem Drucksensor 12 erfassten Arbeitsdruck am Werkzeug 3 aus und kann diesen auf Überschreiten eines Arbeitsschwellwerts überwachen.
Über den ersten Zweig 30 der Lastdruckrückführung 14 wird der erzeugte Primärdruck über einen Regelungspunkt 16 zur Pumpe rückgeführt, um die momentanen Fördermenge in Abhängigkeit vom Primärdruck zu regeln. Beispielhaft sind im Schaltbild Kolben zur Einstellung einer Exzentrizität der Pumpe 2 gezeigt. Es sind jedoch auch andere Mittel zur Einstellung der momentanen Fördermenge je nach Pumpentyp, beispielsweise Drehzahlregelungen der Pumpe 2', verwendbar.
Die Werkzeugversorgungvorrichtung 1 ist somit auch druckgesteuert betreibar. Hierzu ist das Stromregelventil 7 deaktiviert, und es wird am Druckvorgabeventil 29 ein fester Wert eingestellt.
Die Werkzeugversorgungseinrichtung 1 weist weiter eine Schalteinrichtung 13 auf, mit welcher ein zweiter Zweig 31 der Lastdruckrückführung 14 aktivierbar ist. Somit ist die Lastdruckrückführung 14 von einem ersten Abgriffpunkt 32 vor dem Stromregelventil 7 auf einen zweiten Abgriffpunkt 33 hinter dem Stromregelventil 7 umschaltbar. Gleichzeitig bewirkt die Schalteinrichtung 13 oder die Regelungseinheit 11 über eine nicht weiter dargestellte Steuerverbindung, dass am Regelungspunkt 16 eine zusätzliche Druckdifferenz eingestellt wird, die einen Druckabfall über dem Stromregelventil 7 bescheibt. Die Aufgabe der umgeschalteten Lastdruckrückführung 14 über den zweiten Zweig 31 ist mit anderen Worten die Absenkung des Primärdrucks auf das Niveau des erforderlichen Lastdruck plus Druckoffset sowie die Begrenzung des Druckabfalls über dem Stromregelventil 7 zur Leckageminimierung.
Bei der Werkzeugversorgungseinrichtung 1 wird somit bei auf den zweiten Zweig 31 umgeschalteter Lastdruckrückführung 14 ein in Strömungsrichtung hinter dem Stromregelventil 7 an dessen Ausgang 15 anliegender Lastdruck an den Regelungspunkt 16 des Pumpenreglers 4 rückgeführt, wobei eine Druckdifferenz addiert wird, die dem erwähnten Druckabfall entspricht.
Somit ist mit der Lastdruckrückführung 14 der Primärdruck am Ausgang 5 der Pumpe 2 derart beeinflussbar, dass ein gewünschter Druck Ausgang 15 des Stromregelventils 7 bereitsteht, unabhängig von Leckagen im Stromregelventil 7.
Die Aktivierungsvorrichtung 8 und die Schalteinrichtung 13 werden durch die Regelungseinheit 11 angesteuert.
Die Regelungseinheit 11 ist hierbei so eingerichtet, dass die Aktivierungsvorrichtung 8 betätigt und somit das Stromregelventil 7 aktiviert wird, wenn der Arbeitsdruck am Drucksensor 12 einen Arbeitsschwellwert von unten erreicht oder überschreitet.
Bei der Werkzeugversorgungseinrichtung 1 ist der erste Durchflussmesser 9 in einer ersten Förderleitung 17 angeordnet, während der zweite Durchflussmesser 10 in einer zweiten Förderleitung 18 angeordnet ist.
Beide Förderleitungen 17, 18 beginnen hinter einer Umschalteinrichtung 19, welche über den Strömungspfad 6 von der Pumpe 2 versorgt wird.
Die Umschalteinrichtung 19 schaltet den Strömungspfad 6 kühlmittelmengenabhängig auf die erste Förderleitung 17 oder die zweite Förderleitung 18.
Die Umschalteinrichtung 19 wird hierzu ebenfalls von der Regelungseinheit 11 angesteuert. Im unbestromten Zustand schaltet die Umschalteinrichtung 19 auf die erste Förderleitung 17.
Der Durchflussmesser 9 ist für einen oberen Messbereich vorgesehen. Sobald die gemessene Kühlmittelmenge zu kleine Messwerte annimmt, schaltet die Regelungseinheit 11 die Umschalteinrichtung 19 um, so dass das Kühlmittel nun durch die zweite Förderleitung 18 dem Durchflussmesser 10 zugeführt wird. Dieser Durchflussmesser 10 ist empfindlicher und für einen unteren Messbereich eingerichtet und kann die kleineren Messwerte genauer messen. Umgekehrt findet ein Umschalten von der zweiten Förderleitung 18 auf die erste Förderleitung 17 statt, wenn die wenn die geförderte Kühlmittelmenge über einen Schwellwert steigt. So kann der empfindlichere Durchflussmesser 10 vor Beschädigung durch zu große Durchflussmengen und/oder Drücke geschützt werden.
Statt der dargestellten Pumpe 2 kann bei der erfindungsgemäßen Werkzeugversorgungseinrichtung 1 auch eine Pumpe 2' verwendet werden, die als drehzahlgeregelte Konstantpumpe ausgebildet ist. Der zugehörige Pumpenregler 4' ist in an sich bekannter Weise entsprechend ausgestaltet und wird durch die Lastdruckrückführung 14 – je nach Aktivierung über den ersten Zweig 30 oder den zweiten Zeig 31 – mit demselben Reglerverhalten angesteuert wie zuvor beschrieben.
Mit einem Hauptventil 34 ist der Strömungspfad 6 hinter dem Stromregelventil 7, den Durchflussmessern 9, 10 und dem Drucksensor 12 absperrbar, beispielsweise um das Werkzeug 3 zu wechseln. Bei geschlossenem Hauptventil 34 kann das System vorgespannt werden bzw. in vorgespanntem Zustand verbleiben, so dass nach dem Werkzeugwechsel die Befüllphase nur sehr kurz sein muss oder sogar ganz entfallen kann.
2 zeigt einen Schaltplan einer weiteren erfindungsgemäßen Werkzeugversorgungseinrichtung 1. Bei 2 sind konstruktive und/oder funktionelle Einzelheiten und Bauteile, die identisch oder ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ausgestaltet sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal gesondert beschrieben. Die Ausführungen zu 1 gelten daher zu 2 entsprechend.
Die Werkzeugversorgungseinrichtung 1 ist zur Versorgung mehrerer Werkzeuge 3, 3' durch die Pumpe 2 eingerichtet. Beispielhaft zeigt 2 ein erstes Werkzeug 3 und ein zweites Werkzeug 3', die über jeweilige Strömungspfade 6 beziehungsweise 6' mit Kühlmittel versorgt werden.
Die Versorgung des Werkzeugs 3' ist hierbei in analoger Weise wie die Versorgung des Werkzeugs 3 ausgestaltet. Die Ausführungen gelten daher für die eingestrichenen Bezugszeichen 3', 6', 7' etc. entsprechend. Insbesondere weist somit der Strömungspfad 6' ebenfalls ein Stromregelventil 7' mit zugehöriger Aktivierungsvorrichtung 8' und Durchflussmesser 9', 10' mit vorgeschalteter Umschalteinrichtung 19' auf. Die Versorgung des Werkzeugs 3' wird ebenfalls durch die Regelungseinheit 11 gesteuert.
Bei der Werkzeugversorgungsvorrichtung 1 gemäß 2 ist eine Lastdruckbildungsvorrichtung 20 vorgesehen, mit welcher ein Maximaldruck aus den jeweils von den Strömungspfaden 6, 6' abgenommenen Lastdrücken gebildet wird.
Dieser gebildete Maximaldruck wird anschließend über den zweiten Zweig 31 der Lastdruckrückführung 14 an den Pumpenregler 4 rückgeführt.
Durch eine Kaskadierung von derartigen Lastdruckbildungsvorrichtungen 20 lassen sich auf diese Weise beliebig viele Werkzeuge in die gezeigte Versorgung integrieren.
Bei deaktivierter Schalteinrichtung 13 wird der Primärdruck vom Ausgang 5 der Pumpe 2 an den Pumpenregler 4 rückgeführt.
3 zeigt einen Schaltplan einer weiteren erfindungsgemäßen Werkzeugversorgungsvorrichtung 1. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 sind wieder Bauteile und Einzelheiten, die zu den Ausführungsbeispielen gemäß 1 und/oder 2 funktionell oder konstruktiv gleichartig oder identisch ausgebildet sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal gesondert beschrieben. Die Ausführungen zu den 1 und 2 gelten daher zu 3 entsprechend.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen dadurch, dass die Pumpe 2' nicht nur die Strömungspfade 6, 6', sondern zusätzlich auch einen Kühlmittelspeicher 21 versorgt. Somit kann die Kühlmittelförderung in den Strompfaden 6, 6' von der Arbeitsweise der Pumpe 2' entkoppelt werden.
Hierbei ist der Betriebsdruck 22 an die Pumpe 2' rückgeführt, um den Betriebsdruck zu regeln.
Hierzu wird der Betriebsdruck 22 an einen Drucksensor 23 erfasst, welcher den Pumpenregler 4' entsprechend ansteuert.
In 3 ist ersichtlich, dass die Lastdruckrückführung 14 nicht an den Pumpenregler 4', sondern an eine Druckwaage 24 rückgeführt ist, welche dem Stromregelventil 7 vorgeschaltet ist.
Auf diese Weise ist ebenfalls erreichbar, dass bei aktivierter Schalteinrichtung 13 ein gewünschter Druck hinter dem Stromregelventil 7 einstellbar ist, ohne dass in den Pumpenregler 4 eingegriffen werden muss. Bei deaktivierter Schalteinrichtung 13 ist so ein gewünschter Druck vor dem Stromregelventil 7 einstellbar.
5 zeigt eine Alternative zu 1, die auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß 2 oder 3 verwendet werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind wieder Bauteile und Einzelheiten, die zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen funktionell oder konstruktiv gleichartig oder identisch ausgebildet sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal gesondert beschrieben. Die Ausführungen zu den 1 bis 3 gelten daher zu 5 entsprechend.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 unterscheidet sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen dadurch, dass statt des ersten Durchflussmessers 9 bzw. 9' ein Druckregelventil 35 vorgesehen ist. Über das Druckregelventil 35 wird ein Befülldruck (als Arbeitsdruck) in der Befüllphase I eingestellt. Das Druckregelventil 35 kann somit auch das Druckvorgabeventil 29 bzw. 29' und/oder die Druckwaage 24 bzw. 24' ersetzen, insbesondere in 3. Es wird somit auf eine Überwachung der Kühlmittelmenge bei großen Kühlmittelmengen verzichtet, und das Druckregelventil 35 stellt ausgangsseitig einen gewünschten Druck ein. Dies ist für viele Anwendungen ausreichend. Bei Unterschreiten des erwähnten Schwellwerts für die Betriebs-Kühlmittelmenge schaltet die Umschalteinrichtung 19 auf die zweiten Förderleitung 18, und der Durchflussmesser 10 wird für die nun fließenden kleinen Kühlmittelmengen verwendet. Der Durchflussmesser 10 wird in der beschriebenen Weise zur Nachführung des Öffnungsquerschnitts 36 eingesetzt.
4 zeigt in einer stark vereinfachten Prinzipdarstellung den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die folgenden Ausführungen gelten für die vorgestellten Ausführungsbeispiele gemäß 1 bis 3 jeweils entsprechend.
Dargestellt ist der zeitliche Ablauf, wobei auf der X-Achse die Zeitskala und auf der Y-Achse die jeweils zu den einzelnen Kurven gehörige Werteskala aufgetragen ist.
Es sind die zeitlichen Verläufe des Primärdrucks p_V1 am Ausgang 5 der Pumpe 2, der Arbeitsdruck p_ist am Werkzeug 3, gemessen durch den Drucksensor 12, die Kühlmittelmenge Q_ist am Werkzeug 3, gemessen mit dem Durchflussmesser 9 beziehungsweise 10, der Einstellung „SRV” des Öffnungsquerschnitts 36 am Stromregelventil 7 und der Einstellung „V3” der Schalteinrichtung 13, wobei hier ein niedriger Pegelwert die Ausgangsstellung gemäß 1 und ein hoher Pegelwert die umgeschaltete Stellung bezeichnet, gezeigt.
In einer mit I bezeichneten Befüllphase wird zunächst das Stromregelventil 7 voll geöffnet, und es wird ein konstanter Primärdruck p_V1 am Ausgang 5 eingestellt. Es findet somit eine druckgesteuerte Förderung von Kühlmittel statt.
Da der Befüllvorgang I zu Beginn des Betriebs oder nach einem Werkzeugwechsel ausgeführt wird, sind die Versorgungsleitungen 25, 25' zu den Werkzeugen 3, 3' unbefüllt.
Dementsprechend bewirkt der angelegte Primärdruck in der Befüllphase I, dass schnell eine große Menge von Kühlmittel gefördert wird. Dementsprechend steigt die Kühlmittelmenge am Durchflussmesser 9 beziehungsweise 10 an.
Hierbei wird die Pumpe 2 mit einem konstanten Primärdruck gesteuert betrieben.
Wenn die Versorgungsleitungen 25, 25' befüllt sind, steigt der Arbeitsdruck am Werkzeug 3, 3' an. Nach Überschreiten eines Arbeitsschwellwertes 26 durch diesen Arbeitsdruck am Werkzeug 3, 3' erkennt die Regelungseinheit 11, dass die Befüllphase abgeschlossen ist.
Nach einer Lern- und/oder Prüfphase II, die weiter unten erläutert wird, schließt sich die Betriebsphase III an. In dieser Betriebsphase III wird das Stromregelventil 7 aktiviert, um an dem wenigstens einen Werkzeug 3, 3' eine konstante Betriebs-Kühlmittelmenge zu fördern.
Während das Stromregelventil 7, 7' in der Befüllphase I vollständig geöffnet war, wird der Öffnungsquerschnitt 36 des Stromregelventils 7 in der Betriebsphase III demgegenüber verringert. Mit der Druckwaage 37 des Stromregelventils 7, 7' wird ein Druckabfall über dem Öffnungsquerschnitt 36 so geregelt, dass sich am Werkzeug 3, 3' die gewünschte Betriebs-Kühlmittelmenge je Zeiteinheit ergibt. Es findet somit eine mengengeregelte Förderung statt.
In der Lern- und/oder Prüfphase II wird der Primärdruck p_V1 druckgeregelt in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck p_ist bereitgestellt. Hierzu wird der Primärdruck p_V1 über den ersten Zweig 30 der Lastdruckrückführung 14 an den Pumpenregler 4 rückgeführt. Beispielhaft ist in der Mitte der Lern- und/oder Prüfphase II gezeigt, dass der eingestellte Primärdruck p_V1 in einer Stufe abgesenkt wird, weil der Arbeitsdruck p_ist zu hoch ist.
Nach einer Einschwingphase stellt sich der Arbeitsdruck p_ist auf den Primärdruck p_V1 ein. Korrespondierend hierzu stellt sich nach einer Einschwingphase die Kühlmittelmenge Q_ist am Werkzeug 3, 3' ebenfalls auf einen konstanten Wert ein.
In der Regelungseinheit 11 ist ein Überwachungsmittel 27 ausgebildet, mit welchem automatisch erkennbar ist, wenn die Kühlmittelmenge am Durchflussmesser 9, 10 und/oder der Arbeitsdruck am Drucksensor 12 stationäre Werte einnimmt/einnehmen. Statt des Überwachungsmittels 27 kann bei anderen Ausführungsbeispielen auch eine Zeitspanne abgewartet werden, nach welcher sich erfahrungsgemäß die stationären Werte einstellen.
Der bei Erreichung dieses stationären Zustandes herrschende Wert für die Kühlmittelmenge wird als Betriebs-Kühlmittelmenge 28 zu dem Werkzeug 3, 3' hinterlegt. Sofern bereits eine Betriebs-Kühlmittelmenge hinterlegt ist, wird der neu gewonnene Wert mit dem hinterlegten Wert verglichen, und es wird ein Fehler ausgegeben, wenn eine zu große Abweichung vorhanden ist. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß 2 und 3 ist jedem Werkzeug ein eigener Durchflussmesser 9, 9' bzw. 10, 10' zugeordnet. Es kann somit jedem Werkzeug 3, 3' eine eigene Betriebs-Kühlmittelmenge 28 zugeordnet werden.
Sobald der stationäre Zustand erkannt und die Betriebs-Kühlmittelmenge 28 hinterlegt ist, ist die Lern- und/oder Prüfphase II abgeschlossen und es wird die bereits erwähnte Betriebsphase III automatisch eröffnet.
Hierzu wird das bisher voll geöffnete Stromregelventil 7 auf einen gewünschten Öffnungsquerschnitt 36 geschlossen, und es wird mit dem Stromregelventil 7 eine Mengenregelungsfunktion aktiviert. Es beginnt somit die mengengeregelte Förderung.
Das Stromregelventil 7 wird hierbei so weit geschlossen, bis die Kühlmittelmenge wieder ansteigt und/oder bis der Arbeitsdruck p_ist einbricht.
Zu Beginn der Betriebsphase wird in Zuschaltphase IIIa zunächst der Primärdruck p_V1 um eine Stufe erhöht. Diese Stufe ist gleich der Druckdifferenz über dem Stromregelventil 7. Die Druckerhöhung wird hierbei am Regelungspunkt 16 zur Lastdruckrückführung addiert. Im Anschluss wird derbereits erwähnte zweite Zweig 31 der Lastdruckrückführung 14 aktiviert. Dies ist erkennbar an einem Anstieg des Pegels von „V3”, der ein Umschalten der Schalteinrichtung 13 anzeigt. Die Lastdruckrückführung 14 wird somit von einem Abgriffpunkt 32 vor dem Stromregelungsventil 7 auf einen Abgriffpunkt 33 hinter dem Stromregelungsventil 7 umgeschaltet. Somit ist nun ein gewünschter Druck am Ausgang 15 des Stromregelungsventils 7 einstellbar.
Schließlich wird zu Beginn der Arbeitsphase IIIb der Primärdruck nochmals um eine weitere Stufe erhöht und anschließend konstant gehalten.
In 4 ist ersichtlich, dass der Primärdruck in der Betriebsphase III gegenüber der Befüllphase I einen höheren Wert aufweist. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass in der Betriebsphase III bei aktiviertem Stromregelventil 7 eine zusätzliche Druckdifferenz abfällt.
In der Befüllphase I war der Primärdruck p_V1 über das Druckvorgabeventil 29 auf den werkzeugspezifisch vorgegebenen Wert eingestellt.
Werden Werkzeuge 3, 3' mit sehr engen Versorgungsleitungen 25, 25' verwendet, so kann es vorkommen, dass sich in der Lern- und/oder Prüfphase II ein äußerst niedriger Wert für die Betriebs-Kühlmittelmenge 28 einstellt oder dass sogar kein stationärer Zustand und somit keine konstante Kühlmittelmenge erreicht wird.
In diesem Fall bricht die Regelungseinheit 11 die Überwachung, ob ein stationärer Zustand mit konstanten Werten für die Kühlmittelmenge und/oder den Arbeitsdruck erreicht wurde, nach einer vorgegebenen Zeitspanne ab und setzt das Regelungsverfahren der Lern- und/oder Prüfphase II auf unbestimmte Zeit als Normalbetrieb fort. In diesem Fall bleibt das Stromregelventil 7 somit deaktiviert, und es findet eine Kleinstmengenförderung druckgeregelt statt.
Werden Werkzeuge 3, 3' mit sehr weit geöffneten Versorgungsleitungen 25, 25' verwendet, so kann es vorkommen, dass der genannte Arbeitsschwellwert in der Befüllphase I nicht erreicht wird.
In diesem Fall bricht die Regelungseinheit 11 die Überwachung, ob der Arbeitsschwellwert (von unten) erreicht oder überschritten wurde, nach einer vorgegebenen Zeitspanne ab und setzt das Regelungsverfahren der Betriebsphase III auf unbestimmte Zeit als Normalbetrieb fort. In diesem Fall wird als Betriebs-Kühlmittelmenge ein voreingestellter Wert verwendet, und es findet eine Großmengenförderung mengengeregelt statt.
In der Betriebsphase III kann ein Werkzeugbruch dadurch erkannt werden, dass der Arbeitsdruck am Drucksensor 12 schlagartig abnimmt.
Denn durch den Werkzeugbruch wird der Durchflusswiderstand des Werkzeugs 3, 3' schlagartig verringert.
Die Lastdruckrückführung 14 nimmt diesen Druckabfall auf und gibt ihn an den Pumpenregler 4 weiter.
In der Folge regelt der Pumpenregler 4 auf eine geringere bereitgestellte Kühlmittelmenge. Somit kann verhindert werden, dass übermäßig viel Kühlmittel gefördert wird.
Umgekehrt erkennt die Regelungseinheit 11 eine Verstopfung der Versorgungsleitung 25, 25' des Werkzeugs 3, 3' daran, dass der Arbeitsdruck am Drucksensor 12 schlagartig ansteigt.
Hier führt die Lastdruckrückführung 14, 14' dazu, dass die von der Pumpe 2 geförderte Kühlmittelmenge reduziert wird. Somit wird ein übermäßiger Druckanstieg dadurch, dass die Pumpe 2 gegen die Verstopfung der Versorgungsleitung 25 arbeitet, vermieden.
Bei der Werkzeugversorgungsvorrichtung 1 mit einer p/Q-geregelten Pumpe 2 zur Versorgung wenigstens eines Werkzeugs 3, 3' mit Kühlmittel wird vorgeschlagen, in einer Betriebsphase III ein Stromregelventil 7, 7' in einem das wenigstens eine Werkzeug 3, 3' versorgenden Strömungspfad 6, 6' zu aktivieren, um an dem wenigstens einen Werkzeug 3, 3' eine konstante Betriebs-Kühlmittelmenge mengengeregelt zu fördern, wobei der Betriebsphase III eine Befüllphase I, in welcher eine Versorgungsleitung 25, 25' des Werkzeugs 3, 3' druckgesteuert befüllt wird, und/oder eine Lern- und/oder Prüfphase II, in welcher die Betriebs-Kühlmittelmenge der Betriebsphase III druckgeregelt ermittelt und/oder überprüft wird, vorgelagert ist/sind.

Claims

Verfahren zur Kühlmittelversorgung wenigstens eines Werkzeugs (3, 3'), wobei das wenigstens eine Werkzeug (3, 3') mit einer Kühlmittelversorgungsvorrichtung (1) über eine p/Q-geregelte Pumpe (2, 2') mit Kühlmittel versorgt wird, wobei die Pumpe (2, 2') ausgangsseitig einen Primärdruck (p_V1) bereitstellt und an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') einen Arbeitsdruck (p_ist) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Befüllphase (I) die Kühlmittelversorgungsvorrichtung (1) druckgesteuert betrieben wird, bis der Arbeitsdruck (p_ist) an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') einen Arbeitsschwellwert (26) erreicht oder überschreitet, und dass nach Abschluss der Befüllphase (I) in einer Betriebsphase (III) ein der Pumpe (2, 2') nachgeschaltetes Stromregelventil (7, 7') aktiviert wird, um an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') eine konstante Betriebs-Kühlmittelmenge (28) zu fördern.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllphase (I) mit einem Befüllvorgang einer zumindest teilweise leeren Versorgungsleitung (25, 25') zu dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') beginnt und/oder dass die Pumpe (2, 2') in der Befüllphase (I) mit einem konstanten Primärdruck (p_V1) druckgesteuert betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelventil (7, 7') in der Befüllphase (I) vorzugsweise vollständig geöffnet und/oder deaktiviert ist und/oder dass an dem Stromregelventil (7, 7') in der Betriebsphase (III) gegenüber der Befüllphase (I) ein verringerter Öffnungsquerschnitt (36) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsphase (III) eine Lastdruckrückführung (14, 14') zur Pumpe (2, 2') von einem Abgriffspunkt (32) vor dem Stromregelventil (7) auf einen Abgriffspunkt (33) hinter dem Stromregelventil (7) umgeschaltet wird, insbesondere wobei zu der Lastdruckrückführung (14, 14') nach dem Umschalten eine einem Druckabfall über dem Stromregelventil (7) entsprechenden Druckdifferenz addiert wird und/oder wobei bei der Lastdruckrückführung (14, 14') ein Maximaldruck aus an wenigstens zwei Werkzeugen (3, 3') anliegenden Arbeitsdrücken (p_ist) und/oder hinter wenigstens zwei Stromregelventilen (7, 7') anliegenden Lastdrücken gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärdruck (p_V1) in der Betriebsphase (III) gegenüber der Befüllphase (I) angehoben ist und/oder dass zu Beginn der Betriebsphase (I), insbesondere nach der Aktivierung des Stromregelventils (7, 7'), in einer Zuschaltphase (IIIa) zunächst der Primärdruck (p_V1) um eine Stufe erhöht und danach die oder eine Lastdruckrückführung (14, 14') zur Pumpe (2, 2') aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das wenigstens eine Werkzeug (3, 3') mit einer Kühlmittelversorgungsvorrichtung (1) über eine p/Q-geregelte Pumpe (2, 2') mit Kühlmittel versorgt wird, wobei die Pumpe ausgangsseitig einen Primärdruck (p_v1) bereitstellt und an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') einen Arbeitsdruck (p_ist) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Lern- und/oder Prüfphase (II) eine dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') zugeordnete Betriebs-Kühlmittelmenge (28) ermittelt und/oder geprüft wird und dass nach Abschluss der Lern- und/oder Prüfphase (II) in einer Betriebsphase (III) ein der Pumpe (2, 2') nachgeschaltetes Stromregelventil (7, 7') aktiviert wird, um an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') die Betriebs-Kühlmittelmenge (28) zeitlich konstant zu fördern.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lern- und/oder Prüfphase (II) die Pumpe (2, 2') druckgeregelt in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck (p_ist) betrieben wird und/oder dass in der Lern- und Prüfphase (II) der Primärdruck (p_V1) derart geregelt wird, dass der Primärdruck (p_V1) und der Arbeitsdruck (p_ist) eine vorgegebene Druckdifferenz aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebs-Kühlmittelmenge (28) in der Lern- und/oder Prüfphase (II) gemessen oder geprüft wird, wenn eine an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') geförderte Kühlmittelmenge (Q_ist) und/oder der Arbeitsdruck (p_ist) konstante Werte annimmt/annehmen, und/oder dass ein Regelverhalten der Lern- und/oder Prüfphase (II) in der Betriebsphase (III) unverändert fortgesetzt wird, wenn die Betriebs-Kühlmittelmenge (28) unter einem vorgegebenen Wert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Befüllphase (I) direkt in die Betriebsphase (III) gewechselt wird, wenn nach einer vorgegebenen Zeitdauer der Arbeitsschwellwert nicht erreicht wird, wobei in der Betriebsphase (III) eine vorgegebene Maximalmenge als Betriebs-Kühlmittelmenge (28) eingestellt wird, und/oder dass eine erste Förderleitung (17, 17') zu dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') verwendet wird, wenn die dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') zugeordnete Betriebs-Kühlmittelmenge (28) über einem Schwellwert liegt, und dass automatisch zu einer zweiten Förderleitung (18, 18') zu dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') gewechselt wird, wenn die Betriebs-Kühlmittelmenge (28) den Schwellwert unterschreitet, wobei in der ersten Förderleitung (17, 17') ein Durchflussmesser (9, 9') für einen oberen Messbereich oder ein Druckregelventil (35) und in der zweiten Förderleitung (18, 18') ein Durchflussmesser (10, 10') für einen unteren Messbereich angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Pumpe (2, 2') ein Kühlmittelspeicher (21) befüllt wird, wobei ein Betriebsdruck (22) des Kühlmittelspeichers (21) an die Pumpe (2, 2') rückgeführt wird, und/oder dass die oder eine Lastdruckrückführung (14, 14') der Pumpe (2, 2') oder einer dem Stromregelventil (7, 7') vorgeschalteten Druckwaage (24, 24') zugeführt wird.
Werkzeugversorgungsvorrichtung (1) mit einer p/Q-geregelten Pumpe (2, 2') zur Versorgung wenigstens eines Werkzeugs (3, 3') mit Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromregelventil (7, 7') der Pumpe (2, 2') nachgeschaltet ist, dass das Stromregelventil (7, 7') deaktivierbar zur Bereitstellung eines konstanten Drucks an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') und aktivierbar zur Bereitstellung einer konstanten Betriebs-Kühlmittelmenge (28) an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') ist und dass eine Aktivierungsvorrichtung (8, 8') zur Aktivierung des Stromregelventils (7, 7'), wenn ein Arbeitsdruck (p_ist) an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') einen Arbeitsschwellwert (26) erreicht oder überschreitet, eingerichtet ist.
Werkzeugversorgungsvorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stromregelventil (7, 7') ein Durchflussmesser (9, 9', 10, 10') nachgeschaltet ist, insbesondere wobei eine Steuerverbindung zwischen dem Durchflussmesser (9, 9', 10, 10') und dem Stromregelventil (7, 7') ausgebildet ist, um eine konstante Betriebs-Kühlmittelmenge (28) an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') zu fördern, und/oder dass eine Regelungseinheit (11) zur deaktivierbaren Regelung eines von der Pumpe (2, 2') ausgangsseitig bereitgestellten Primärdrucks (p_v1) auf den oder in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck (p_ist) eingerichtet ist.
Werkzeugversorgungseinrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteinrichtung (13, 13') vorhanden ist, mit welcher eine Lastdruckrückführung (14, 14') von einem Abgriffspunkt (32) vor dem Stromregelventil (7) auf einen Abgriffspunkt (33) hinter dem Stromregelventil (7) umschaltbar ist, insbesondere wobei die Lastdruckrückführung (14, 14') nach Umschaltung auf den Abgriffspunkt (33) mit einer einem Druckabfall über dem Stromregelventil (7) entsprechenden Druckdifferenz additiv beaufschlagt ist und/oder eine Lastdruckbildungsvorrichtung (20) zur Bildung eines rückgeführten Lastdrucks als Maximaldruck aus an wenigstens zwei Werkzeugen (3, 3') anliegenden Arbeitsdrücken und/oder hinter wenigstens zwei Stromregelventilen (7, 7') anliegenden Lastdrücken eingerichtet ist.
Werkzeugversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Förderleitung (17, 17') und eine zweite Förderleitung (18, 18') zu dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') geführt sind, wobei eine Umschalteinrichtung (19, 19') zu einem Umschalten von der ersten Förderleitung (17, 17') auf die zweite Förderleitung (18, 18'), wenn eine geförderte Betriebs-Kühlmittelmenge (28) einen Schwellwert unterschreitet, eingerichtet ist und wobei in der ersten Förderleitung (17, 17') ein Durchflussmesser (9, 9') mit einem oberen Messbereich oder ein Druckregelventil (35) und in der zweiten Förderleitung (18, 18') ein zweiter Durchflussmesser (10, 10') mit einem unteren Messbereich angeordnet ist.
Werkzeugversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2, 2') an einen Kühlmittelspeicher (21) angeschlossen ist, wobei ein Betriebsdruck (22) des Kühlmittelspeichers (21) an die Pumpe (2, 2') rückgeführt ist, und/oder dass Überwachungsmittel (27) zum Erkennen eines Erreichens einer zeitlich konstanten Wertes einer geförderten Kühlmittelmenge (Q_ist) an dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') und/oder des Arbeitsdrucks (p_ist) eingerichtet sind.
Werkzeugversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinheit (11) zum wahlweise Fördern nach wenigstens zwei Steuer- und/oder Regelverhalten aus der Gruppe von druckgesteuertes, druckgeregeltes und mengengeregeltes Fördern von Kühlmitteln zu dem wenigstens einen Werkzeug (3, 3') eingerichtet ist und/oder dass Mittel zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet sind.