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    • 专利摘要:
    Es wird ein Verfahren zum Temperieren des Arbeitsraums einer Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer Werkzeugmaschine, vorgeschlagen, bei dem Abluft vom Arbeitsraum abgeführt wird und gereinigt wird und mindestens ein Teil der gereinigten Abluft als Rückluft in den Arbeitsraum zurückgeführt wird, wobei die Temperatur der Rückluft gesteuert und/oder geregelt wird.
    公开号:DE102004003227A1
    申请号:DE200410003227
    申请日:2004-01-22
    公开日:2005-06-23
    发明作者:Michael Hagmann；Siegfried Handte；Johannes Pikisch
    申请人:Ex-Cell-O GmbH；
    IPC主号:B23Q11-14
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren des Arbeitsraumseiner Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer Werkzeugmaschine.
    [0002] Wennsich in dem Arbeitsraum einer Bearbeitungsmaschine während desBearbeitungsprozesses die Temperatur zu stark ändert, dann kann dies Auswirkungenauf den Bearbeitungsprozeß haben,da aufgrund der Wärmedehnungsich die Abmessungen eines Werkstücks ändern können. Es können dann Probleme bei derMaßhaltigkeitentstehen.
    [0003] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Temperierendes Arbeitsraums einer Bearbeitungsmaschine und insbesondere einer Werkzeugmaschinebereitzustellen, mittels welchem sich ein einfacher Aufbau der Bearbeitungsmaschine realisierenläßt.
    [0004] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß dadurchgelöst,daß Abluftvom Arbeitsraum abgeführt wirdund gereinigt wird und mindestens ein Teil der gereinigten Abluftals Rückluftin den Arbeitsraum zurückgeführt wird,wobei die Temperatur der Rückluft gesteuertund/oder geregelt wird.
    [0005] Beider Bearbeitung von Werkstückenin dem Arbeitsraum fallen Bearbeitungsprodukte an, wobei bei derTrockenbearbeitung oder bei der Bearbeitung unter Minimalmengenschmierung,bei der sich das erfindungsgemäße Verfahrenbesonders vorteilhaft einsetzen läßt, die Bearbeitungsproduktevor allem Feststoffe wie Späneund Stäubesind. Die Abluft, bei der es sich um das Gas handelt, welches indem Arbeitsraum ansteht und bei dem es sich beispielsweise um Lufthandeln kann, wird mit den darin enthaltenen Bearbeitungsproduktenabgeführtund gereinigt. Da Abluft abgeführtwird, muß auchZuluft zugeführt werden.Erfindungsgemäß wird alsZuluft gereinigte Abluft als Rücklufteingesetzt, wobei mittels dieser Rückluft (die ein Teil der gereinigtenAbluft sein kann oder die gesamte gereinigte Abluft) eine Temperierungdes Arbeitsraums durchgeführtwird, indem entsprechend die Temperatur der Rückluft, welche in den Arbeitsraumeingekoppelt wird, gesteuert und/oder geregelt wird.
    [0006] Esläßt sichdann eine weitgehend konstante Temperatur im Arbeitsraum erreichen,die im wesentlichen unabhängigvon Tageszeiten und Jahreszeiten ist.
    [0007] Erfindungsgemäß wird eineAbluftabführung zurVerhinderung von Emissionen von der Bearbeitungsmaschine mit einerTemperierung verknüpft.Es ergibt sich dadurch ein einfacher Aufbau der entsprechenden Bearbeitungsmaschine,wobei sich gleichzeitig eine hohe Maßhaltigkeit für die bearbeiteten Werkstücke erreichenläßt.
    [0008] Erfindungsgemäß wird eineAbluftzirkulation, zumindest in partieller Ausführung, bereitgestellt, um gemeinsammit einer Bearbeitungsproduktabfuhr eine Temperierung des Arbeitsraumszu erreichen.
    [0009] Insbesondereist es vorgesehen, daß die Temperaturder Rücklufteingestellt wird, um so beispielsweise mit engen Toleranzgrenzendie Innentemperatur des Arbeitsraums regeln zu können.
    [0010] Grundsätzlich istes möglich,daß dieTemperatureinstellung der Rückluftdadurch erfolgt, daß eineTemperatureinstellung in der Abluft vor der Reinigung erfolgt. Besondersvorteilhaft ist es, wenn die Temperatureinstellung der Rückluft nachder Reinigung erfolgt, da die Reinigung selber und die Luftumwälzung miteinem Wärmeeintragverbunden sein kann.
    [0011] Inder Regel erfolgt durch Bearbeitungsprozesse in dem Bearbeitungsraumein Wärmeeintragin diesem. Um den Arbeitsraum zu temperieren, ist deshalb üblicherweiseeine Kühlungvorgesehen. Eine solche Kühlungläßt sichwiederum erreichen, wenn die Rückluftgekühltwird. Durch die Einkopplung von gekühlter Rückluft in den Arbeitsraum läßt sichder Wärmeeintragdurch die Bearbeitung eines Werkstücks in dem Arbeitsraum kompensieren,so daß sichauf diese Weise wiederum die Temperatur im Arbeitsraum im wesentlichenkonstant halten läßt.
    [0012] DieTemperatur der Rückluftläßt sichauf einfache Weise steuern und/oder regeln, wenn die Rückluft durcheinen Wärmetauschergeführtwird. Beispielsweise wird der Wärmetauschervon einer Wärmeübertragungsflüssigkeitwie Wasser durchströmt, über dieein Wärmeübertragan die Rückluft erfolgenkann und insbesondere eine Kühlungder Rücklufterfolgen kann.
    [0013] Günstig istes, wenn die Temperatur der Rückluftvor Durchlaufen des Wärmetauschersgemessen wird und ferner die Temperatur der Rückluft nach Durchlaufen desWärmetauschersgemessen wird. Dadurch läßt sichdie Kühlleistung(bzw. im Fall der Erhitzung die Erhitzungsleistung) des Wärmetauschersermitteln und entsprechend kontrollieren.
    [0014] Insbesonderewird überden Wärmetauscher dieTemperatur der Rückluftzur Zuführungin den Arbeitsraum eingestellt, um so den Arbeitsraum temperierenzu können.
    [0015] Ganzbesonders vorteilhaft ist es, wenn Abluft in einem Kreislauf geführt wird.Dadurch werden die Emissionen der Bearbeitungsmaschine minimiert undder Arbeitsraum läßt sichtemperieren. Der Kreislauf kann dabei geschlossen oder offen sein.
    [0016] Günstig istes, wenn der Kreislauf einen oder mehrere Auslässe aufweist. Dadurch läßt sichGas und insbesondere gereinigte Abluft aus dem Kreislauf auskoppeln.Dies ist beispielsweise notwendig, wenn Umgebungsluft in das Systemeingekoppelt wird, um eine zusätzlicheSteuerungsmöglichkeitzu erhalten.
    [0017] Ausdem gleichen Grund ist es günstig,wenn der Kreislauf einen oder mehrere Einlässe aufweist, um so eben beispielsweiseGas und insbesondere Umgebungsluft extern in das System einkoppelnzu können.
    [0018] Eskann dabei ein Einlaß andem Arbeitsraum vorgesehen sein. Über diesen Einlaß läßt sich dannGas wie beispielsweise Umgebungsluft direkt in den Arbeitsraum einkoppeln,um mit Hilfe dieser Gaseinkopplung eine Temperierung des Arbeitsraums zuerreichen.
    [0019] Ganzbesonders vorteilhaft ist es, wenn Rückluft in den Arbeitsraum bezogenauf die Schwerkraftrichtung oberhalb der Abführung von Abluft eingeführt wird.Es lassen sich dadurch Bearbeitungsprodukte abführen, wobei die Aufwirbelungdurch die Strömungsführung minimiertwird.
    [0020] Ganzbesonders vorteilhaft ist es, wenn Rückluft so in den Arbeitsraumeingekoppelt wird, daß sichan Arbeitsraumwändeneine nach unten gerichtete Strömungausbilden kann. Dadurch kann sich an den Arbeitsraumwänden, welchemit der entsprechenden Strömungbeaufschlagt sind, eine Art von Gaspolster ausbilden, welches Verschmutzungenund die Ablagerung von Bearbeitungsprodukten verhindert. Dadurchwiederum entsteht beispielsweise ein verbesserter Brandschutz, davor allem feine Stäubeeine Brandgefahr bedingen.
    [0021] Esist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Temperatur im Arbeitsraumgemessen wird. Es lassen sich dann Abweichungen von einer gewünschten bzw.eingestellten Temperaturvorgabe erkennen, und in einer Regelstreckelassen sich entsprechende Stellgrößen verändern, um wieder den gewünschten Temperaturwertzu erreichen. Es läßt sichdamit ein Regelkreis aufbauen, überden mit hoher Konstanz sich die Temperatur im Arbeitsraum vorgebenläßt.
    [0022] Eskann auch alternativ oder zusätzlichvorgesehen sein, daß dieTemperatur an dem Werkstück und/oderdie Temperatur des Werkstücksgemessen wird. Beispielsweise wird die Temperatur an einem Werkstückhaltergemessen oder übereinen entsprechenden Fühleran dem Werkstückdirekt. Auch auf diese Weise läßt sich,wenn diese Temperatur als Regelgröße verwendet wird, ein Regelkreisbilden.
    [0023] Eskann auch vorgesehen sein, daß dieTemperatur an der Bearbeitungsmaschine gemessen wird, beispielsweisean einem Maschinenbett.
    [0024] Weiterhinist es günstig,wenn die Umgebungstemperatur insbesondere im Umfeld der Maschinegemessen wird. In der Umgebungstemperatur können Veränderungen auftreten, die grundsätzlich dieArbeitsraumtemperatur beeinflussen können. Beispielsweise kann eineentsprechende Bearbeitungsmaschine in einer Maschinenhalle in derNähe einesEingangs der Maschinenhalle aufgestellt sein. Vor allem im Winterkann dies zu Temperaturvariationen führen. Durch die Messung derUmgebungstemperatur könnensolche Temperaturvariationen in einem Regelkreis berücksichtigtwerden, um trotz dieser Variationen möglichst konstante Temperaturenin dem Arbeitsraum aufrechterhalten zu können.
    [0025] Besondersgünstigist es, wenn der Arbeitsraumgasumlauf mit Temperatureinstellungder Rückluftgeregelt wird. Üblicherweisemuß dieZirkulationsleistung fürdie Abluft nicht geregelt werden; diese ist bestimmt durch die Geometriedes Arbeitsraums, durch dessen Dichtheit gegenüber der Umgebung und durchdie Bearbeitungsprozesse der Werkstücke selber. Wenn die Regelungsich auf die Temperatureinstellung bezieht, dann läßt sichbei diesen vorgegebenen Bedingungen eine optimierte Temperierung desArbeitsraums erreichen.
    [0026] Ganzbesonders vorteilhaft ist es, wenn die Regelgröße die Arbeitsraumtemperaturund/oder die Werkstücktemperaturist. Temperaturänderungen können sichnegativ auf die Maßhaltigkeiteines Bearbeitungsprozesses bzw. eines bearbeiteten Werkstücks auswirken.Wenn dafürgesorgt wird, daß die entsprechendeTemperatur, welche diese Maßhaltigkeitbeeinflussen kann, geregelt wird und insbesondere auf Konstanz geregeltwird, dann lassen sich Werkstückemit hoher Genauigkeit bearbeiten bzw. die bearbeiteten Werkstücke weiseneine hohe Genauigkeit mit engen Fertigungstoleranzen auf.
    [0027] Eskann auch die Temperatur eines zu bearbeitenden Werkstücks gesteuertund/oder geregelt werden.
    [0028] DieSteuerung/Regelung der Abluftzirkulation insbesondere bezüglich derTemperatur der Rücklufterfolgt auf Grundlage mindestens einer der Größen Temperatur der gereinigtenAbluft und Außentemperatur.
    [0029] Günstigerweisewird bei Bedarf Umgebungsluft eingekoppelt und dabei in den Arbeitsraumoder an einer anderen Stelle in die Abluftführung eingekoppelt. Beispielsweisekann es bei stark wechselnden Temperaturprofilen vorteilhaft sein,Umgebungsluft in das System einzukoppeln bei gleichzeitiger Reduzierungdes Rückluft-Teilstroms.Dadurch läßt sich einebessere Stabilisierung der Arbeitsraumtemperatur erreichen.
    [0030] Insbesondereist es vorgesehen, daß Abluft ausdem Arbeitsraum abgesaugt wird, um bei einem entsprechenden großen Gasdurchsatzund insbesondere Luftdurchsatz durch den Arbeitsraum Bearbeitungsprodukteabführenzu können.Diese Absaugung ist vorteilhafterweise gekoppelt an eine entsprechendeStrömungsführung desGases in dem Arbeitsraum und aus dem Arbeitsraum.
    [0031] Eskann vorgesehen sein, daß Abluftzur Reinigung durch mindestens ein Filter geführt wird. Dies ist in der DE 201 10 152.1 beschrieben,auf die ausdrücklichBezug genommen wird.
    [0032] Eskann dabei vorgesehen sein, daß derReinigungsprozeß vonAbluft mehrstufig durchgeführt wird.Beispielsweise ist eine Stufe zur Abscheidung von Spänen ausder Abluft vorgesehen, wobei es sich um eine Grobreinigungsstufehandelt. Es könnensich eine oder mehrere Feinreinigungsstufen anschließen, umbeispielsweise Stäubeaus der Abluft abzuscheiden.
    [0033] Daserfindungsgemäße Verfahrenläßt sich vorteilhafteinsetzen, wenn in dem Arbeitsraum eine Trockenbearbeitung und/oderBearbeitung unter Minimalmengenschmierung durchgeführt wird.Es fallen dann als Bearbeitungsprodukte im wesentlichen nur Feststoffean.
    [0034] Ganzbesonders vorteilhaft ist es, wenn ein Werkstück vor der Bearbeitung temperiertwird. Dadurch befindet sich das Werkstück bei Beginn der Bearbeitungbereits auf einer definierten Temperatur, wobei ausgehend von derTemperierung eine Temperatursteuerung bzw. Temperaturregelung indem Arbeitsraum durchgeführtwerden kann. Es muß nicht gewartetwerden, bis das Werkstückdie Innentemperatur im Arbeitsraum annimmt; dies ist insbesondere vorteilhaft,wenn eine Trockenbearbeitung durchgeführt wird, da der Wärmeübergangvon Luft auf das Werkstückschlechter ist als von einer Flüssigkeitauf das Werkstück.Dadurch sind Wartezeiten zur Temperierung des Werkstücks im Arbeitsraumminimiert.
    [0035] Ganzbesonders vorteilhaft ist es, wenn ein Werkstück außerhalb des Arbeitsraums temperiert wirdund dann in den Arbeitsraum transportiert wird. Bei der Temperierungauf eine geeignete Temperatur kann nach dem Transport in den Arbeitsraummit der Bearbeitung begonnen werden, ohne daß Wartezeiten bezüglich derTemperierung des Werkstücksin dem Arbeitsraum entstehen.
    [0036] DieErfindung betrifft ferner eine Werkzeugmaschine mit einem Arbeitsraum,in welchem Werkstückebearbeitbar sind, und mit einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigungvon Abluft aus dem Arbeitsraum.
    [0037] Esliegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der genanntenArt so zu verbessern, daß dieseoptimal arbeitet.
    [0038] DieseAufgabe wird bei der genannten Werkzeugmaschine erfindungsgemäß dadurchgelöst, daß zwischender Reinigungsvorrichtung und dem Arbeitsraum eine Führung für Rückluft angeordnet ist, über diegereinigte Abluft in den Arbeitsraum führbar ist.
    [0039] Dadurchläßt sicheine Abluftzirkulation bilden, überdie mindestens ein Teilstrom an gereinigter Abluft in den Arbeitsraumzurückführbar ist. Über dieseAbluftzirkulation läßt sicheine Temperierung des Arbeitsraums erreichen, wenn entsprechenddie Temperatur der Rückluftgesteuert und/oder geregelt wird.
    [0040] Dieerfindungsgemäße Werkzeugmaschine weistdie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahrenbeschriebenen Vorteile auf.
    [0041] Weiterevorteilhafte Ausgestaltungen wurden ebenfalls bereits im Zusammenhangmit dem erfindungsgemäßen Verfahrenerläutert.
    [0042] Insbesondereist die Führungfür Rückluft an einenWärmetauschergekoppelt, überden die Temperatur der Rückluft,welche in den Arbeitsraum einkoppelbar ist, einstellbar ist. Dadurchläßt sichein Regelkreis aufbauen, überden beispielsweise die Arbeitsraumtemperatur auf Konstanz regelbarist. Dies wiederum ermöglichtes, Bearbeitungsprozesse mit hoher Maßhaltigkeit durchführen zukönnen.
    [0043] Esist dann ferner günstig,wenn eine Abzweigungsvorrichtung vorgesehen ist, über dieein Teilstrom der gereinigten Abluft als Rückluft dem Arbeitsraum zuführbar ist.Dadurch ist es beispielsweise möglich,wenn zusätzlichGas wie Umgebungsluft in einen offenen Kreislauf eingekoppelt wird,die Menge der Rückluft,welche in den Arbeitsraum geführtwird, entsprechend zu steuern, so daß die Absaugleistung für Abluftnicht geändertwerden muß.
    [0044] Ganzbesonders vorteilhaft ist es, wenn eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtungvorgesehen ist, überwelche die Arbeitsraumtemperatur steuerbar und/oder regelbar ist.Es lassen sich dann stabile Temperaturbedingungen in dem Arbeitsraum innerhalbeines geringen Abweichungsbereichs erreichen, so daß während derBearbeitung von Werkstückensich keine wesentlichen Änderungender Werkstückabmessungenaufgrund von Wärmedehnungergeben. Dadurch wiederum erzielt man eine hohe Maßhaltigkeitbezüglichder fertiggestellten Werkstücke.
    [0045] Günstig istes, wenn eine Temperierungseinrichtung wie beispielsweise ein Werkstückmagazin vorgesehenist, in welcher ein oder mehrere Werkstücke temperierbar sind. Dadurchlassen sich zu bearbeitende Werkstücke auf eine definierte Temperatur bringen,so daß derBearbeitungsvorgang an Werkstückendurchführbarist, die bereits eine gewünschte Temperaturerreicht haben. Insbesondere muß dann für einenBearbeitungsvorgang nicht gewartet werden, bis ein Werkstück in demArbeitsraum eine Ausgangstemperatur für den Bearbeitungsvorgang erreicht.
    [0046] Günstigerweiseist eine Transportstrecke zum Transport von Werkstücken inden Arbeitsraum vorgesehen. Werkstücke lassen sich dann in der Temperierungseinrichtung,welche außerhalbdes Arbeitsraums angeordnet ist, auf eine gewünschte definierte Temperaturbringen und überdie Transportstrecke in den Arbeitsraum bringen.
    [0047] Dienachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dient im Zusammenhangmit der Zeichnung der näherenErläuterung derErfindung. Es zeigt:
    [0048] dieeinzige 1 eine schematische Blockbilddarstellungeines Ausführungsbeispielseiner erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.
    [0049] EinAusführungsbeispieleiner erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine(wie beispielsweise eine Werkzeugmaschine), welches in 1 alsGanzes gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfaßt einenArbeitsraum 12, in welchem Bearbeitungsvorgänge einesoder mehrerer Werkstücke 14 durchgeführt werden.Bei der Werkzeugmaschine kann es sich um einen Einspindler oderMehrspindler handeln. Insbesondere handelt es sich bei den Bearbeitungsvorgängen umTrockenbearbeitungsvorgänge einschließlich Quasitrocken-Bearbeitungsvorgänge oderum Bearbeitungsvorgängeunter Minimalmengenschmierung. Beispielsweise weist der Schmierstoffan einem Werkzeug eine Durchflußmengevon weniger als 150 ml pro Prozeßstunde auf.
    [0050] DasWerkstück 14 ist über einWerkzeug 16 bearbeitbar, wobei das Werkzeug 16 indem Arbeitsraum 12 positioniert ist und in dem Arbeitsraum 12 beispielsweisebeweglich geführtist. Es kann dort auch fest angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kannauch das Werkstück 14 über einenentsprechenden Halter in dem Arbeitsraum 12 beweglich angeordnetsein.
    [0051] Beider Bearbeitung eines Werkstücks 14 fallenBearbeitungsprodukte an, wobei bei der materialabtragenden Bearbeitunginsbesondere Späneund Stäubeanfallen. Üblicherweisefindet die Bearbeitung des Werkstücks 14 in dem Arbeitsraum 12 in Luftals Arbeitsraumgas statt. Es ist aber auch grundsätzlich möglich, daß die Bearbeitungin einer Inertgasatmosphärestattfinden kann, wenn Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden,die sauerstoffkritisch beispielsweise hinsichtlich Explosionsgefahr sind.
    [0052] Erfindungsgemäß ist vorgesehen,daß Abluft ausdem Arbeitsraum 12 abgeführt wird. Die Abluft setztsich dabei zusammen aus dem Arbeitsraumgas, welches üblicherweiseLuft ist (aber nicht auf Luft beschränkt ist), und Bearbeitungsproduktenwie Späneund Staub. Diese Abluft wird abgesaugt, wozu beispielsweise einePumpe 18 vorgesehen sein kann. Der Arbeitsraum 12 weistdazu einen oder mehrere Ausgänge 20 für Abluftauf, wobei solche Ausgängebeispielsweise überSchlitze in einer den Arbeitsraum 12 umgebenden Verkleidung 22 gebildet sind.Diese Verkleidung 22, in welcher der Arbeitsraum 12 gebildetist, ist dabei gasdicht ausgebildet.
    [0053] Anden oder die Ausgänge 20 isteine Führung 24 für Abluftgekoppelt, wobei diese Führung 24 eineoder mehrere Leitungen 26 umfaßt, die zu einer Reinigungsvorrichtung 28 geführt sind.Die Pumpe 18 kann Bestandteil dieser Reinigungsvorrichtung 28 sein,um dafürzu sorgen, daß Abluftmit Bearbeitungsprodukten möglichststörungsfreivon dem Arbeitsraum 12 zu der Reinigungsvorrichtung 28 transportierbarist.
    [0054] Inder Reinigungsvorrichtung 28 wird die Abluft mit den Bearbeitungsproduktengereinigt. Zur Reinigung durchläuftdie (verunreinigte) Abluft einen oder mehrere Filter 30, 32.Vorzugsweise ist die Reinigungsvorrichtung 28 mehrstufigausgebildet und umfaßtmindestens eine Grobreinigungsstufe 34 zur Abscheidungvon Spänenaus der Abluft und eine Feinreinigungsstufe 36 zur Abscheidungvon Stäubenund dergleichen aus der grobgereinigten Abluft.
    [0055] Inder Grobreinigungsstufe 34 abgeschiedene Bearbeitungsprodukteund insbesondere Späne werdenin einem oder mehreren Sammelbehältern 38 gesammelt.In der Feinreinigungsstufe 36 abgeschiedene Bearbeitungsprodukte undinsbesondere Feinstäubewerden in einem oder mehreren Sammelbehältern 40 gespeichert.
    [0056] EineReinigungsvorrichtung dieser Art ist in dem deutschen GebrauchsmusterNr. 201 10 152.1 vom 21. Juni 2001 beschrieben. Die beschriebene Reinigungsvorrichtung,welche zum Abscheiden von Feststoffen aus einem gasförmigen Medium,d. h. zum Abscheiden von Bearbeitungsprodukten aus der Abluft, dient,umfaßtdabei einen in einem Filtergehäusevorhandenen Feinfilter, wie beispielsweise das Filter 32 undeinen lösbaranschließendenAuffangbehälter,wie beispielsweise den Sammelbehälter 40. DieserAuffangbehälterkann dabei gleichzeitig Vorratsbehälter für in das Filtergehäuse für das Filter 32 einleitbareAdditiv-Stoffe sein.
    [0057] DemFiltergehäuseist ein Zyklon-Abscheider als Grobreinigungsstufe 34 vorgeschaltet.Ein Absaugventilator ist dem Filtergehäuse strömungsgemäß nachgeschaltet, wobei einWindsichter strömungsmäßig zwischenZyklon und Filtergehäuseso angeordnet und so ausgebildet ist, daß vom Zyklon ausgeschiedeneschwerere Feststoffe in den Windsichter einleitbar sind und einvorbestimmbarer Anteil von diesen Feststoffen durch den Windsichterhindurch weiter in das Filtergehäuseeinleitbar ist. Insbesondere sind diese Bauteilkomponenten zu einem kompaktenGerät bauteilmäßig zusammengefaßt. Aufdas genannte Gebrauchsmuster DE201 10 152.1 wird ausdrücklichBezug genommen.
    [0058] EntsprechendeReinigungsvorrichtungen sind auch unter der Bezeichnung HANDTE-Trockenfilterbekannt.
    [0059] DieReinigungsvorrichtung 28 weist einen Ausgang 42 für gereinigteAbluft auf, wobei an diesem Ausgang 42 Abluft auskoppelbarist, welche im wesentlichen von den Bearbeitungsprodukten gereinigtist.
    [0060] DieserAusgang 42 ist übereine Leitung 44 an einen Eingang 46 einer Abzweigungsvorrichtung 48 gekoppelt.Diese Abzweigungsvorrichtung 48 weist einen ersten Ausgang 50 auf, über dengereinigte Abluft aus dem System auskoppelbar ist und beispielsweisean die Atmosphäreabgebbar ist. Ferner umfaßtdie Abzweigungsvorrichtung 48 einen zweiten Ausgang 52, über denein Teilstrom an gereinigter Abluft abführbar ist. Dieser zweite Ausgang 52 ist über eineLeitung 54 an einen Eingang 56 des Arbeitsraums 12 für gereinigteAbluft gekoppelt.
    [0061] Über denzweiten Ausgang 52 läßt sichdann durch die Leitung 54 gereinigte Abluft als Rückluft in denArbeitsraum 12 einkoppeln. Dadurch ist ein Abluftkreislauf 58 gebildet,mittels dem sich Abluft zwischen dem oder den Ausgängen 20 desArbeitsraums 12 fürmit Feststoffen verunreinigte Abluft und dem oder den Eingängen 56 für gereinigteAbluft (Rückluft)zirkulieren läßt.
    [0062] Esist dabei vorzugsweise vorgesehen, daß der oder die Eingänge 56 für Rückluft bezogenauf die Schwerkraftrichtung oberhalb des oder der Ausgänge 20 für Abluftan dem Arbeitsraum 12 angeordnet sind. Die Strömungsführung desentsprechenden Arbeitsraumgases, wie beispielsweise Luft, in dem Arbeitsraum 12 istderart, daß diebei der Trockenbearbeitung angefallenen Bearbeitungsprodukte wie Späne und Staubdurch die Abluftströmungin dem Arbeitsraum 12 erfaßt werden und der Reinigungsvorrichtung 28 zuführbar sind.Insbesondere ist es vorgesehen, daß die Rückluft/Abluft von oben nach unten(bezogen auf die Schwerkraftrichtung) an Wänden 60 des Arbeitsraums 12 geführt wird,so daß sicheine Art von Gaspolster an diesen Wänden ausbilden kann. Dadurchist der Verschmutzungsgrad im Arbeitsraum verringert. Auch wirddie Ablagerung von Feststoffen im Arbeitsraum verhindert oder zumindestverringert.
    [0063] Erfindungsgemäß ist esvorgesehen, daß die Rückluft,welche in den Arbeitsraum 12 eingekoppelt wird, bezüglich ihrerTemperatur gesteuert und/oder geregelt wird. Üblicherweise ist die Bearbeitungeines Werkstücks 14 indem Arbeitsraum 12 mit einem Wärmeeintrag in den Arbeitsraum 12 verbunden. Desweiteren kann die Reinigung der Abluft in der Reinigungsvorrichtung 28 miteinem Wärmeeintrag verbundensein. In der Regel ist es deswegen notwendig, daß die Rückluft vor Einkopplung in denArbeitsraum 12 abgekühltwird.
    [0064] ZurSteuerung und/oder Regelung der Temperatur der Rückluft ist mindestens ein Wärmetauscher 62 vorgesehen,welcher an die Leitung 54 gekoppelt ist. Rückluft alsgereinigte Abluft durchströmt diesenWärmetauscher 62,wobei überein Wärmeübertragungsmediumwie beispielsweise Wasser eine bestimmte Temperatur der Rückluft einstellbarist, welche den Wärmetauscher 62 aneinem Ausgang 64 verläßt; derAusgang 64 wiederum steht in fluidwirksamer Verbindungmit dem Eingang 56 des Arbeitsraums 12.
    [0065] EineFlüssigkeitsführung für das Wärmeübertragungsmediumist in 1 durch das Bezugszeichen 66 angedeutet.
    [0066] DieAbsaugleistung fürdie Abluft hängtinsbesondere von der geometrischen Ausgestaltung des Arbeitsraums 12,der Gasdichtheit der Verkleidung 22 und der Art der Bearbeitungsprozessein dem Arbeitsraum 12 ab. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß der Arbeitsraum 12 temperiertist. Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Arbeitsraum auf einer bestimmtenkonstanten Temperatur gehalten wird (mit geringen Abweichungen umdiese vorgegebene Temperatur), so daß beispielsweise während eines Bearbeitungsprozessessich die Abmessungen des Werkstücksnicht durch Wärmedehnungverändern. Über dieSteuerung und/oder Regelung der Temperatur der Rückluft läßt sich eine Steuerung und/oder Regelungder Arbeitsraumtemperatur erreichen, wodurch es wiederum möglich ist,die Arbeitsraumtemperatur beispielsweise innerhalb enger Toleranzen konstantzu halten.
    [0067] Erfindungsgemäß ist dazueine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 68 vorgesehen,welche beispielsweise in die Steuerung der Werkzeugmaschine 10 integriertist. Ein Temperatursensor 70 mißt die Temperatur in dem Arbeitsraum 12 undgibt das entsprechende Meßsignalan die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 68 weiter.
    [0068] Fernerwird übereinen Temperatursensor 72 die Temperatur der Rückluft vorDurchlaufen des Wärmetauschers 62 gemessen.Ein weiterer Temperatursensor 74 mißt die Temperatur der Rückluft, nachdemsie den Wärmetauscher 62 verlassenhat. Die Temperatursensoren 72 und 74 geben ihreentsprechenden Meßsignalean die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 68 weiter.Diese kann einen Temperaturgradienten in der Rückluftführung bezüglich eines Eingangs des Wärmetauschers 62 undeines Ausgangs des Wärmetauschers 62 ermitteln.
    [0069] Eskann auch noch vorgesehen sein, daß mittels eines Temperatursensors 76 eineUmgebungstemperatur an der Werkzeugmaschine gemessen wird.
    [0070] Darüber hinauskann es auch noch vorgesehen sein, daß über einen Temperatursensor 78 die Temperaturan dem Werkstück 14 gemessenwird. Auch die Temperatursensoren 76, 78 gebenihre Signale an die Steuerungs- und/oderRegelungsvorrichtung 68 weiter.
    [0071] Weiterhinist eine Temperierungseinrichtung 84 vorgesehen, in welcherWerkstücketemperierbar sind. Übereine Transportstrecke 86 lassen sich entsprechend temperierteWerkstücke 86 inden Arbeitsraum 12 bringen. In der Temperierungseinrichtung 84 kannein Werkstückoder es könnenmehrere Werkstückeauf eine definierte Temperatur gebracht werden, so daß Werkstücke demArbeitsraum 12 zuführbarsind, welche eine definierte (Ausgangs-)Temperatur aufweisen. DieTemperierungseinrichtung 84 kann beispielsweise durch eintemperierbares Werkstückmagazinoder durch eine Temperierungsstrecke gebildet sein.
    [0072] Daserfindungsgemäße Verfahrenzur Temperierung des Arbeitsraums 12 funktioniert wie folgt: Beispielsweisewird die Innentemperatur des Arbeitsraums 12, gemessen über denTemperatursensor 70, als Regelgröße verwendet, d. h. als diejenigeGröße, diezu regeln ist. Die Temperatur im Arbeitsraum 12 während Bearbeitungsprozessenbestimmt die Temperatur des Werkstücks 14. Alternativkann auch die Temperatur des Werkstücks 14 selber, gemessen über denTemperatursensor 78, als Regelgröße verwendet werden.
    [0073] DieTemperatur im Arbeitsinnenraum wird vorgegeben mit enger Toleranz,beispielsweise wird eine Abweichung von höchstens 1 K von der fest zu haltendenArbeitsraumtemperatur toleriert. Der Temperatursensor 70 mißt die aktuellenWerte und gibt sie an die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 68 weiter.
    [0074] DieAbluft wird aus dem Arbeitsraum 12 mit den Bearbeitungsprodukten,d. h. mit den angefallenen Feststoffen, abgesaugt und der Reinigungsvorrichtung 28 zugeführt unddort gereinigt. Eine Temperatur der Rückluft wird über denWärmetauscher 62 eingestelltund dabei insbesondere übereine mittels eines Durchflußreglers 80 eingestellteDurchflußmengean Flüssigkeitdurch den Wärmetauscher 62. DieserDurchflußregler 80 istmit der Steuerungs- und/oderRegelungsvorrichtung 68 verbunden, die entsprechend dieDurchflußmengesteuern kann. Der Durchfluß anFlüssigkeitdurch den Wärmetauscher 62 istso gewählt,daß sichin der Rückluft,welche in den Arbeitsraum 12 eingekoppelt wird, eine bestimmteTemperatur einstellt, wobei diese Temperatur über den Temperatursensor 74 gemessenwird. Die Temperatur wird dabei als Stellgröße oder Steuergröße so gesteuert,daß dieRegelgröße Arbeitsrauminnentemperaturim wesentlichen konstant bleibt.
    [0075] DieArbeitsrauminnentemperatur ist auch durch die Umgebungstemperaturbeeinflußt,welche durch den Temperatursensor 76 gemessen wird. Änderungenin der Umgebungstemperatur könnendie Arbeitsrauminnentemperatur berücksichtigen. Durch Messungder Umgebungstemperatur und Berücksichtigungbei der Steuerung des Wärmetauschers 62 läßt sicheine Konstanz der Arbeitsinnenraumtemperatur auch bei Variationenin der Umgebungstemperatur mit hoher Genauigkeit erreichen.
    [0076] Mittelsder Messung der Temperatur der Rückluftvor dem Wärmetauscher(Temperatursensor 72) und nach dem Wärmetauscher (Temperatursensor 74)läßt sichdie Kühlleistungdes Wärmetauschers 62 bestimmen.Die Temperatur der Rückluft nachVerlassen des Wärmetauschers 62 selberkann eine sekundäreRegelgröße sein,um die Arbeitsrauminnentemperatur regeln zu können.
    [0077] Dererste Ausgang 50 der Abzweigungsvorrichtung 48 stellteinen Auslaß desAbluftkreislaufs 58 dar. An ihm kann (gereinigte) Abluftdas System verlassen; der Abluftkreis ist dann ein offener Kreislauf.
    [0078] Eskönnenauch ein oder mehrere Einlässe vorgesehensein, überdie Arbeitsraumgas und insbesondere Luft in den Abluftkreislauf 58 einkoppelbar ist.Beispielsweise ist ein Einlaß 82 andem Arbeitsraum 12 vorgesehen, über den sich Umgebungsluft inden Arbeitsraum 12 einkoppeln läßt. Der Einlaß 82 istdabei insbesondere steuerbar, so daß er geöffnet und geschlossen werdenkann und vorzugsweise auch die Gaseinkopplungsmenge steuerbar ist.Insbesondere bei stark wechselnden Temperaturprofilen besteht dabeidie Möglichkeit, über zusätzlicheUmgebungsluft die Temperatur im Arbeitsraum 12 zu beeinflussen.Damit die Absaugleistung nicht vergrößert werden muß, wirddann ein entsprechender verkleinerter Teilstrom an Rückluft inden Arbeitsraum 12 eingekoppelt.
    [0079] DieMenge an überden Einlaß 82 eingeführtem Gasund insbesondere eingeführterUmgebungsluft ist dann eine Steuergröße bzw. Stellgröße, wobeidiese Menge durch die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 68 gesteuertwird. Entsprechend steuert dann die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 68 dieAbzweigungsvorrichtung 48, um einen entsprechenden Rückluft-Teilstrom zu erzeugen,welcher überden Eingang 56 in den Arbeitsraum 12 gekoppeltwird.
    [0080] Einentsprechender Einlaß für Umgebungsluftkann auch an die Leitung 54 vor oder nach dem Wärmetauscher 62 angeordnetsein.
    [0081] Durchdie Vortemperatur von Werkstückenin dem Werkstückmagazin 84 istsichergestellt, daß Werkstücke miteiner definierten Temperatur in dem Arbeitsraum positioniert werden.Dadurch wiederum muß nichtabgewartet werden, bis das Werkstück die gewünschte Temperatur im Arbeitsraum 12 erreicht, wennentsprechend das Werkstückbereits vorher auf die gewünschteTemperatur erwärmt(bzw. gegebenenfalls abgekühlt)wurde.
    [0082] Dadurchist es auch bei der Trockenbearbeitung nicht notwendig abzuwarten,bis das Werkstück imArbeitsraum 12 die erforderliche Temperatur erreicht, daes eben mit der erforderlichen Temperatur bereits in den Arbeitsraum 12 gebrachtwurde.
    权利要求:
    Claims (38)
    [1] Verfahren zum Temperieren des Arbeitsraums einerBearbeitungsmaschine, insbesondere einer Werkzeugmaschine, bei demAbluft vom Arbeitsraum abgeführtwird und gereinigt wird und mindestens ein Teil der gereinigtenAbluft als Rückluftin den Arbeitsraum zurückgeführt wird,wobei die Temperatur der Rückluftgesteuert und/oder geregelt wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieTemperatur der Rücklufteingestellt wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß dieTemperatureinstellung der Rückluft nachder Reinigung erfolgt.
    [4] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß Rückluft gekühlt wird.
    [5] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieRückluft durcheinen Wärmetauschergeführtwird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß dieTemperatur der Rückluftvor Durchlaufen des Wärmetauschersgemessen wird.
    [7] Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,daß dieTemperatur der Rückluft nachDurchlaufen des Wärmetauschersgemessen wird.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,daß über denWärmetauscherdie Temperatur der Rückluftzur Zuführungin den Arbeitsraum gemessen wird.
    [9] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß Abluftin einem Kreislauf geführtwird.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß derKreislauf einen oder mehrere Auslässe aufweist.
    [11] Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,daß derKreislauf einen oder mehrere Einlässe aufweist.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß einEinlaß andem Arbeitsraum vorgesehen ist.
    [13] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß Rückluft in denArbeitsraum bezogen auf die Schwerkraftrichtung oberhalb der Abführung vonAbluft eingeführt wird.
    [14] Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,daß Rückluft soin den Arbeitsraum eingekoppelt wird, daß sich an Arbeitsraumwänden einenach unten gerichtete Strömungausbilden kann.
    [15] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieTemperatur im Arbeitsraum gemessen wird.
    [16] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieTemperatur an dem Werkstückund/oder die Temperatur des Werkstücks gemessen wird.
    [17] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieTemperatur an der Bearbeitungsmaschine gemessen wird.
    [18] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieUmgebungstemperatur gemessen wird.
    [19] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß derArbeitsraumgasumlauf mit Temperatureinstellung der Rückluft geregeltwird.
    [20] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß eineRegelgröße die Arbeitsraumtemperaturund/oder die Werkstücktemperaturist.
    [21] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieTemperatur im Arbeitsraum geregelt und/oder gesteuert wird.
    [22] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieTemperatur eines zu bearbeitenden Werkstücks gesteuert und/oder geregeltwird.
    [23] Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet,daß dieSteuerung/Regelung auf Grundlage mindestens einer der Größen Temperaturder gereinigten Abluft bei Einkopplung in den Arbeitsraum und Außentemperaturerfolgt.
    [24] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß beiBedarf Umgebungsluft eingekoppelt wird.
    [25] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß Abluftaus dem Arbeitsraum abgesaugt wird.
    [26] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß Abluftzur Reinigung durch mindestens einen Filter geführt wird.
    [27] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß derReinigungsprozeß vonAbluft mehrstufig durchgeführt wird.
    [28] Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,daß derReinigungsprozeß eineStufe zur Abscheidung von Spänenaus der Abluft umfaßt.
    [29] Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet,daß derReinigungsprozeß eineStufe zur Abscheidung von Stäubenaus der Abluft umfaßt.
    [30] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß indem Arbeitsraum ein Trockenbearbeitungsverfahren und/oder ein Bearbeitungsverfahrenunter Minimalmengenschmierung an Werkstücken durchgeführt wird.
    [31] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß einWerkstückvor der Bearbeitung temperiert wird.
    [32] Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,daß einWerkstückaußerhalbdes Arbeitsraums temperiert wird und dann in den Arbeitsraum transportiertwird.
    [33] Werkzeugmaschine mit einem Arbeitsraum (12),in welchem Werkstücke(14) bearbeitbar sind, und mit einer Reinigungsvorrichtung(28) zur Reinigung von Abluft aus dem Arbeitsraum (12),dadurch gekennzeichnet, daß zwischender Reinigungsvorrichtung (28) und dem Arbeitsraum (12)eine Führung (54)für Rückluft angeordnetist, überdie gereinigte Abluft in den Arbeitsraum (12) führbar ist.
    [34] Werkzeugmaschine nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,daß dieFührung(54) für Rückluft aneinen Wärmetauscher(62) gekoppelt ist, überden die Temperatur der Rückluft,welche in den Arbeitsraum (12) einkoppelbar ist, einstellbarist.
    [35] Werkzeugmaschine nach Anspruch 33 oder 34, dadurchgekennzeichnet, daß eineAbzweigungsvorrichtung (48) vorgesehen ist, über dieein Teilstrom der gereinigten Abluft als Rückluft dem Arbeitsraum (12)zuführbarist.
    [36] Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 33 bis35, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerungs-und/oder Regelungsvorrichtung (68) vorgesehen ist, über welchedie Arbeitsraumtemperatur steuerbar und/oder regelbar ist.
    [37] Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 33 bis36, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperierungseinrichtung(84) vorgesehen ist, in welcher ein oder mehrere Werkstücke temperierbar sind.
    [38] Werkzeugmaschine nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet,daß eineTransportstrecke (86) zum Transport von Werkstücken inden Arbeitsraum (12) vorgesehen ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
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